IN PREPARAZIONE .......
Dimensionamento di un azionamento di un motore passo passo
Non viene preso in considerazione il principio di funzionamento dei motori passo passo.
PARAMETRI NOTI:
Motore passo passo | 1.8° | 200 passi |
Inerzia del rotore | 840 | g x cm2 |
Funzionamento half step | 400 passi per giro | |
Lunghezza vite ricircolo | 40 | cm. |
Passo della vite | 0.5 | cm. |
Raggio della vite | 0.8 | cm. |
Peso del portale | 30 | kg. |
TUTTI I CALCOLI SONO RELATIVI AL MOTORE PASSO PASSO DA APPLICARE ALL'ASSE X
Per dimensionare un azionamento è necessario conoscere tutti i momenti d' inerzia dei componenti della catena cinematica.
Il momento d'inerzia rappresenta la misura della resistenza di un corpo rotante quando viene sollecitato a modificare il suo
stato di quiete o rotatorio(fase di accelerazione o decelerazione).
Il momento d'inerzia dei corpi rotanti non va confuso con il momento d'inerzia delle figure piane .
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Momento d'inerzia del motore è una sua caratteristica di costruzione:
Jm = 840 [gf * cm2] ==> 840 x 1.01972 x 10-6 [kgf * cm * s2] = 0.0008566 [kgf * cm * s2]
Momento d'inerzia della vite a ricircolo di sfere:
Jv = 0.0002033 [kgf * cm * s2]
Momento d'inerzia del carico , il carico viene considerato concentrato su un punto della circonferenza della vite:
p = corrisponde al passo della vite a ricircolo
Jc = 0.00021539 [kgf * cm * s2]
Momento d'inerzia del carico, nel caso si conosca il numero di giri che occorrono per una corsa di 1 centimetro:
p = 2 (giri)
Giri per ogni secondo 800(frequenza scelta sul diagramma sopra esposto)/ 400(modalità half step) = 2 giri al secondo
2 giri corrispondono ad uno spostamento di 1 cm.
Jc = 0.00021539 [kgf * cm * s2]
Il risultato non cambia
Momento d'inerzia TOTALE
Jt = 0.00021539 + 0.0002033 + 0.00085566 = 0.0012753 [kgf * cm * s2]
TABELLA EXCEL
Affinchè il sistema possa funzionare correttamente è necessario che il rapporto tra Jm ed il Jc sia inferiore a 10
In questo caso è circa 4.
Alcuni costruttori di motori passo passo forniscono i grafici coppia-frequenza .
Essi mettono in evidenza la coppia massima applicabile ad un motore senza perdere il passo per una determinata frequenza.
Da essi si nota che aumentando la frequenza di alimentazione dei motori si ha una diminuzione della coppia.
Ho definito per il motore passo passo 60SH86 una frequenza di lavoro pari a 800 STEP.
Bisogna tenere presente che:
Vedere grafici sottostanti.
Con un aumento eccessivo della frequenza avremo una minore coppia ed una eventuale perdita del passo.
Per ogni giro della vite occorrono 400 step(modalità half step)
Per ogni giro della vite a ricircolo di sfere ho uno spostamento di 5 millimetri del carico.
Per ogni millimetro occorrono 80 STEP. 400/5 = 80 STEP
Giri per ogni secondo 800(frequenza scelta sul diagramma sopra esposto)/ 400 = 2 giri al secondo
Fissando un tempo di rampa pari a 0.16 s
L'accelerazione angolare è pari a 75.4 rad/sec2
La coppia teorica che necessita al motore passo passo durante la fase di accelerazione è pari a:
Il motore passo passo DPM 60SH86 sviluppa una coppia teorica di 3.1 N*cm quando gli avvolgimenti
sono collegati in parallelo,potrebbe verificarsi un aumento della temperatura del corpo motore.
3 sensori LM35 collegati a ARDUINO "sorveglieranno" le temperature dei motori passo passo.
Pertanto dovrebbe essere più che sufficiente a movimentare il "portale" di lavoro.
Voglio ricordare che durante la rotazione a velocità costante al motore serve solo una coppia
per vincere gli attriti.
Per il funzionamento dei motori passo passo è necessario:
1) un software che permette di:
2) una scheda di controllo(driver) che "interpreti" correttamente i dati del software da inviare al motore.
Per tale scopo io utilizzo :
CONFIGURAZIONE del software MACH3MILL
2 giri al secondo corrispondono ad uno spostamento di 1 cm. al secondo
In 1 minuto la velocità massima sarà di 60 cm. al minuto
La velocità massima di 60 cm./min ==> 600 mm./min (Velocità di G00 per programma I.S.O.)
La velocità corrisponde a 10 mm. /s
Fissando un tempo di rampa pari a 0.1 s (Consigliabile per il c.n.c.)
Avrò una accelerazione di 100 mm al sec2
CONFIGURAZIONE MACH3MILL
Configurazione per ogni asse
GRAFICO TEORICO PER LA SCELTA DELLA RAMPA DI ACCELERAZIONE
SECONDO I PARAMETRI NOTI a mia disposizione:
Peso del carico 25 kg - vite: passo 5 mm. diam. 16 mm. Lunghezza 460 mm. - ecc.. (Vedi dati iniziali)
Con excel ho realizzato il seguente grafico sulla base della seguente formula:
Jt è noto n è noto
Adesso il grafico fatevelo voi .......
SCHEDA CONTROLLER 4 Assi 3A TB6560AHQ e relativi collegamenti
La scheda si collega alla porta parallela del P.C.
Sulla scheda sono presenti 4 DIP switch a 6 vie che mi permettono di ottimizzare la funzionalità dei motori:
Impostazione al 50% della riduzione della corrente che circola negli avvolgimenti(è da verificare durante il funzionamento)
Impostazione al 50 % della tensione applicata ai motori quando sono fermi
Impostazione del mezzo passo (Per aumentare la coppia)
Collegamento in parallelo del motore passo passo DPM 60SH86
PIEDINATURA del motore passo passo DPM 60SH86
DPM 60SH86 DPM 57SH76
Alimentazione DPM 60SH86 (Asse x) DPM 57SH76Asse Y) DPM 57SH76 (Asse Z)
Visione generale dei collegamenti
Alimentatore SP - 320 - 24 volt - 13A
Simulazione con MACH3MILL
Conteggiando i giri di ogni singolo motore funziona tutto correttamente