Motori Passo Passo E Relativi Limiti.

[Aladino]

Salve,

è la prima volta che posto in questo forum.

Per prima cosa volevo sapere qual'è la gamma di potenza dei motori passo passo. Da ciò che vedo e leggo, le loro applicazioni sono indicate dove serve precisione e bassa potenza.

Nel mio caso è richiesta una potenza sicuramente maggiore di qualche watt ma anche molta precisione.

Il mio e' un problema di massa principalmente, anche se questa è soggetta solamente ad attrido volvente visto che ruota su dei cuscinetti a sfere o rulli anche se poi potrebbero nascere altri tipi di attridi difficili da prevedere e quantificare.

Il motore passo passo, anche con opportuni riduttori, dovrebbe far ruotare questa massa e dividere la rotazione di un giro, secondo il numero di divisioni richiesto.

Però sono quasi convinto che il motore passo passo pur essendo la strada che vorrei percorrere, non mi aiuta per via dei suoi limiti. Ho paura che devo avventurarmi verso i servo motori e sistemi di controllo della posizione.

Dopo questa anteprima vi spiego meglio di cosa si tratta.

In pratica un po' per divertirmi ed anche per necessità, volevo realizzare un divisore per frasatrice abbandonando o quasi quello meccanico - manuale.

Per la parte meccanica non ho problemi, l'unico punto interrogativo per realizzare l'opera è il sistema che poi lo farà muovere correttamente e precisamente. Ad esempio se mi sballa un decimo di millimetro per divisione, quando ne ho fatte 10 ( ad esempio ) sto fuori di un millimetro e ciò significa prendere il pezzo in lavorazione e buttarlo.

Ok, ora non mi resta che salutarvi.

Grazie per le vostre idee.

A presto !!

[Colombani]

Se non ci sono problemi di costi puoi adoperare dei motori a torsione in presa diretta, ad esempio quelli della ditta svizzera ETEL, ti forniscono uno statore ed un rotore, sono praticamente due anelli che devi integrare nella tua macchina (la tavola girevole). Ce ne sono anche di altre marche se digiti ad esempio un sito come directindustry.com ne trovi con la funzione "cerca" digitando: torque motors. Sono più costosi ma ti risparmiano molta meccanica, e la precisione è data solo dal tipo di encoder che decidi di scegliere. Penso che qualsiasi azionamento per motori brushless vada bene, ma spesso conviene conprare l'azionamento abbinato al motore soprattutto se te lo danno già fasato, e anche per un fatto di assistenza. Alcuni azionamenti digitali hanno già un posizionatore, se ti capita di adoperare i più economici analogici dovrai anche comprare un posizionatore.

Altrimenti ti puoi sempre affidare ad un potenziometro collegato al REF dell'azionamento, e fare la lettura digiltale dell'encoder, magari con una scheda encoder, ...ma te lo sconsiglio: anche se regoli finemente l'offset si rischia che non ti mantenga la posizione andando lentamente alla deriva.

[emanuele.croci]

Per la mia esperienza, ho una ottima opinione dei motori passo passo.

Puoi usarli tranquillamente almeno fino a qualche Nm e qualche centinaio di Watt.

L'importante, secondo me, è poter sovradimensionare la coppia del motore: se nella tua applicazione puoi permetterti di montare diciamo un motore da 3-4 Nm dove ti serve 1Nm per muovere la macchina, andrai sempre bene (ciò significa che anche applicando 4Nm non rompi nulla!).

Viceversa, se vuoi un controllo preciso della coppia o non vuoi sovradimensionare, ti consiglio il brushless.

Con il passo passo, è buona cosa anche un sistema di controllo rotazione (anche alla buona, tipo applicare un conta-tacche o riportare il motore in una determinata posizione dopo X cicli....)

Nota anche che costa molto meno del brushless, è molto più semplice e quindi apprezzato dai manutentori, fa esattamente la velocità che tu gli dici senza dover sottostare a un PID control ed infine l'azionamento è pressoché privo di parametri !

Ciao, Emanuele

[Aladino]

Vi ringrazio per i vostri suggerimenti,

valuterò entrambi i casi.

Ad occhio con parità di potenza ( da 100 watt in su ), viene a costare di più un passo passo o un sermotore con tutto il sistema di comando e controllo fornito dalla stessa casa che lo costruisce ?

Ciao e a presto.

[aleb2]

Stavo valutando una semplice applicazione di far ruotare una piattaforma di 45°alla volta (fissi), e visto che è già

presente un PLC siemens (S7-200) pensavo di pilotare un motore passo-passo (Siemens) con l'uscita a treno di impulsi presente sulla CPU, ma vedo che sono necessari FM STEPDRIVE+connettore subD +trasformatore 24vdc/5vdc+ SIMOSTEP (passo-passo) e facendo due conti non risparmio niente rispetto ad un servo azionamento brushless della stessa taglia(motore + drive);ho chiaramente un'altro software da gestire, ma quello che devo fare è semplice, al contrario il software sul plc per la gestione del passo-passo attraverso il treno di impulsi non è così veloce.

Probabilmente le mie valutazioni sono dovute al fatto che i tedeschi non sono molto economici nel campo passo-passo (almeno mi sembra)....

[Livio Orsini]

I passo-passo risultano economici quando si sceglie una soluzione di un costruttore che offre la soluzione globale integrata, cioè motore + azionamento e controllo.

Costruttori come Siemens hanno soluzioni per stepper solo per completare la loro gamma, ma le vendite di questi componenti rappresentano una percentuale trascurabile del volume globale, quindi non spingono i prodotti e non li ottimizzano per costi e prestazioni.

Da alcuni anni ci sono piccoli servo. prodotti di grandi case giapponesi, il cui costo globale (motore, azionamento e plc) è estremamente concorrenziale con gli azionamenti stepper.

[Pietro Buttiglione]

Ok su tutto, particolarmente col post di Livio.

Sconsiglio decisamente la soluzione passo passo SE e' necessaria la precisione, come tu dici (di posizione, naturlamente.. non certo di coppia ),

Eventualmente ci sono dei brushless pilotabili con treno di impulsi...

buon lavoro!

Pietro

[emanuele.croci]

Nelle mie applicazioni il costo del sistema servo è circa il triplo di quello del sistema stepper.

(magari uso fornitori stepper economici e fornitori servo costosi...)

ad es. per un azionamento da 10 A (a circa 100 VDC) puoi trovare svariati costruttori nel range dei 200 Euro.

Un motore da 3-5 Nm può costare circa 100-150 Euro (e ti parlo di volumi bassi!)

Non condivido il concetto della "soluzione globale integrata", anzi, una delle cose belle del passo passo è proprio che nella catena scheda asse - azionamento - motore puoi tranquillamente passare da un fornitore all'altro e hai prodotti intercambiabili ...ciò è molto meno vero nei servo !!!

Non capisco nemmeno il discorso sulla precisione, se la risoluzione in impulsi/giro è sufficiente e la coppia sovrabbondante, il motore sincrono penso sia il massimo, perché si trova sempre esattamente dove deve trovarsi in quel momento (nel suo setpoint) senza dover contare su un feedback PID che lavora "a inseguimento". O no?

Ciao, Emanuele

[Livio Orsini]

Io ho usato servo di un notissimo giapponese con costi globali inferiori ai 300€.

Io poi prefirisco sempre sapere esattamente dov'è il mio dispositivo controlloto. Ma è una mia preferenza, ognuno si regola come ritiene più opportuno.

Sempre per ragioni filosofiche io preferisco ridurre al minimo indispensabile la dispersione sui fornitori.

[emanuele.croci]

Interessante il servodrive+servomotore a meno di 300Euro, puoi darmi qualche ragguaglio? costruttore, modello, coppie, potenze....

Concordo sulla filosofia di unificare il fornitore (infatti per il 90% uso Siemens!), chiaramente bisogna soppesare le problematiche tecniche -modeste per la soluzione stepper- e il delta prezzo...

Ciao, Emanuele

[Livio Orsini]

Avevo usato piccoli servo Mitsubishi. Sono trascorsi alcuni anni e potrei darti delle info non prfettamente corrette. Avevo realizzato un guadafilo per avvolgitori spira-spira per acciaio. Il sistema era compost dal servmotore e dal servo drive. Se ricordo correttamente il motore aveva una potenza di circa 150 w (forse). Ricordo chiaramente che rimasi stupito dalle dimensioni del convertiore: sembrava un pacchetto di sigarette! Il pilotaggio era fatto tramite treno d'impulsi da un'apposita scheda del micro PLC (ovviamente Mitsubishi), assimilabile alla serie 200 Siemens.

Relaizzammo una 15 di questi dispositivi con ottimi risultati.

Ho sicuramente in archivio i fogli di calcolo di quel sistema.

[emanuele.croci]

Se hai altre informazioni tecnico-economiche al riguardo, le valuterei volentieri.

E' una cosa che può sempre fare comodo!

Ciao, Emanuele

[Mario Maggi]

Caro Livio,

stupito dalle dimensioni del convertitore: sembrava un pacchetto di sigarette

IR3220S, un dispositivo per controllo motori con configurazione a ponte ad H altamente integrato per applicazioni automobilistiche in corrente continua fino a 6 A a 42 V, ha le dimensioni di un cioccolatino!

Ciao

Mario

Modificato: 4 febbraio 2004 da Mario Maggi

[Reda]

- attenzione alla perdita dei passi, nel caso di intoppi meccanici o attriti o risonanze o .... i passo passo si "sganciano" e a quel puno se non hai un retroazione (encoder o tacca di 0) combine dei grossi disatri ... provare per credere

[emanuele.croci]

Hai ragione, però, se sei sempre super-sovradimensionato in coppia, come fai a perdere dei passi?

(se non ti si brucia il motore, il fusibile, ecc....)

d'altro canto, quando non voglio combinare disastri, uso il resolver o encoder + un bel finecorsa addizionale che mi garantisce la posizione giusta (giacchè possono capitare anche casi tipo si allentano calettatori, giunti... quindi pure la retroazione sull'albero motore non è sufficiente)

ho provato e ho creduto entrambi i casi!! (purtroppo...)

Ciao, Emanuele

Modificato: 4 febbraio 2004 da emanuele.croci

[Mario Maggi]

Caro Emanuele,

come fai a perdere dei passi

ti basta un semplice buco di tensione di rete .....sempre piu' frequente negli impianti.

Se non hai abbondato con la capacita' dell'alimentatore, il rischio c'e'.

Ciao

Mario

[Livio Orsini]

IR3220S, un dispositivo per controllo motori con configurazione a ponte ad H altamente integrato per applicazioni automobilistiche in corrente continua fino a 6 A a 42 V, ha le dimensioni di un cioccolatino!

Caro Mario

considera due cose:

- L'anno di riferimento era il 1996

- L'applicazione era la normale industria manifatturiera siderurgica, comunque >150w nelle dimensioni di un pacchetto di sigarette è sempre molto piccolo.

Se hai altre informazioni tecnico-economiche al riguardo, le valuterei volentieri.

E' una cosa che può sempre fare comodo!

Contatta, tramite il sito webb, Mitsubishi Italia: ti daranno le indicazioni per l'agente della tua zona.

[emanuele.croci]

Mario, in genere con un buco di tensione non mi si spegnerebbe anche il PLC?

(comunque a noi casi come quello da te citato non sono mai capitati....)

Ciao, Emanuele

[Mario Maggi]

Caro Emanuele,

non mi si spegnerebbe anche il PLC?

non e' detto, dipende dal rapporto condensatori/assorbimento.

Di solito il motore consuma molto di piu' di un PLC e il suo alimentatore ha condensatori con un rapporto C/I diverso e quindi meno autonomia.

Sul fatto che "non mi e' mai capitato" ci sarebbe da discutere. Il progetto deve tener conto del fatto che nelle vicinanze ci puo' essere un carrozziere che talvolta salda, o un motore che parte in stella/triangolo e che statisticamente puo' creare buchi di tensione, o che la linea di alimentazione non sia fortunata come la tua.

Ciao

Mario

[Livio Orsini]

...."non mi e' mai capitato"...

Molti, troppi purtroppo, anni fa iniziavo a lavorare come progettista; scrissi una relazione, al mio direttore tecnico, per illustrare come intendevo dimensionare, progettare e realizzare il dispositivo del cui sviluppo ero stato incaricato, La relazione era infarcita di termini come "tipicamente", "mediamente", "il comportamento tipico". Qualche ora dopo aver consegnata la relazione, il diretore si avvicinò alla mia postazione di lavoro e mi disse:

"Rifaccia i conti! Con i comportamenti tipici e medi non si fanno i progetti! I progetti devono tener conto solo del caso pessimo, altrimenti non sono affidabili."

Bhe, a mio parere, anche il metodo del "non mi e' mai capitato" fa parte di quelli sopra elencati

[emanuele.croci]

Ti dirò invece che io tengo in gran conto, oltre ai calcoli, anche il metodo del "non mi è mai capitato" (chiamalo "esperienza" se ti suona meglio), ovviamente non con l'atteggiamento a-critico del contabile, ma alla luce delle conoscenze tecniche che spero e penso di avere!

Purtroppo per fare i conti servono anche i dati.... e questi noi costruttori di macchine non sempre li abbiamo!

certe informazioni non le trovi nè sui manuali nè consultandoti con il miglior tecnico del fornitore, ma solo provando e riprovando:di fatto noi siamo integratori di sistemi in quanto assembliamo componenti hi-tech e programmabili prodotti da altri, ad es. azionamenti, sensori, controllori, plc... (magari anni fa era diverso!)

Ad esempio, nel caso specifico, io ti potrei dare marca, modello e versione firmware del PLC, dell'alimentatore, del motore passo e dell'azionamento, ma sapere quale buco di tensione può farmi perdere dei passi senza fermare il PLC mi pare un'impresa titanica e sproporzionata al "valore" della cosa (che appunto, non si è mai verificata e, anche se si verificasse, mi causerebbe al max. un paio d'ore di fermo macchina)

Un problema del genere mi è invece capitato con gli inverter, ed è stato poi risolto.

Insomma, nell'analisi di questi possibili problemi credo che dobbiamo anche considerare la probabilità che il guasto si verifichi (eventualmente, anche ricavandola dall'esperienza...) moltiplicata per il danno che esso mi crea e valutare se, con rischio e danno molto bassi, è sensato fare ulteriori studi (per i quali serve tempo) o aggiungere componenti (= soldi , =altre possibilità di guasti).

Il caso "pessimo", come dici tu, per me è applicabile al massimo a un componente o a un sottosistema.... nel caso di un impianto è molto difficile valutarlo, praticamente impossibile risolverlo, oltreché assurdo dal punto di vista costi. Preferisco piuttosto proporti una massima del presidente USA Hoover (ingegnere) sul progettare "not as good as possible, but as good as necessary..."

Ciao, Emanuele

[Mario Maggi]

Caro Emanuele,

(chiamalo "esperienza" se ti suona meglio)

era il 1971 quando ho iniziato a piazzare servomotori arrampicandomi sulle torri di distillazione delle raffinerie e sui boiler delle centrali ENEL. Poi dal 73 sono passato agli inverter PWM. Un po' di esperienza me la sono fatta.

Dopo anni di sofferenze per guasti "incomprensibili" ho capito che una buona parte poteva essere addebitata a fenomeni correlati alla scarsa qualita' dell'energia elettrica.

Ho anche rilevato che questi fenomeni - per la maggior parte - sono in continuo aumento (non lo dico solo io, ci sono studi che lo dimostrano), con ritmi diversi nelle diverse zone o nazioni.

In particolare i buchi di tensione - e piu' specificatamente quelli da 300 ms in Italia - sono in aumento. Quindi un tecnico che conosce questa situazione dovrebbe tenerne conto, per esempio aggiungendo un elettrolitico da pochi euro sull'alimentatore. Questo costa poco, ed e' "good as necessary".

Ciao

Mario

[Livio Orsini]

"not as good as possible, but as good as necessary..."

Analizzare (e dimensionare) per il caso pessimo non significa utilizzare la miglior soluzione possibile, ma utilizzare solo quello che necessario e sufficiente.

Il concetto del "non mi è mai sucesso" nella migliore delle ipotesi è una semplificazione di un'analisi statistica.

Io sono completamente d'accordo sul metodo probabilità guasto ==> costi guasto. Se, da una statistica seria e significativa, le probabilità di guasto sono minimime ed i costi sopportabili si può correre un rischio calcolato.