Tutti commettiamo errori, anche gli ingegneri meccanici. Quasi sempre, un errore è un'opportunità per apprendere e crescere. O, come disse il grande scrittore irlandese Samuel Beckett, "Provaci ancora. Fallisci ancora. Fallisci meglio."
Ma per progettare un prodotto degno di essere commercializzato, questo ciclo di fallimenti migliorativi deve alla fine portare al successo. Naturalmente, la cosa migliore è farlo bene fin da subito. Siamo qui per aiutarti.
Dopo aver valutato la scelta delle tecnologie di motion e aver deciso di utilizzare un sistema passo-passo, devi scegliere il motore e l'azionamento ottimali per i requisiti della tua applicazione. Questa è un'area in cui è molto facile commettere errori che influenzano i costi e il tempo di sviluppo.
Quindi vediamo i cinque errori più comuni che gli ingegneri commettono quando selezionano e lavorano con azionamenti e motori passo-passo, i problemi che possono derivarne e come puoi evitarli. Ti elencheremo anche cinque migliori pratiche per fare la scelta ottimale.
Errore 1 - Credere che un motore fornirà i suoi valori nominali di velocità e coppia se abbinato a qualsiasi azionamento passo-passo
Con i servomotori, probabilmente sei già consapevole del fatto che i valori nominali di coppia, coppia di stallo e velocità sono tutti specificati in condizioni ideali. I valori che ottieni nell'uso effettivo dipendono tanto dall'abbinamento di azionamento e motore quanto dalla tensione e corrente disponibili. Lo stesso principio si applica agli azionamenti e ai motori passo-passo.
Il modo più affidabile per accertarti di ottenere le prestazioni desiderate in un motore passo-passo è modellarne le prestazioni quando è abbinato alla tensione e alla corrente disponibili di un determinato azionamento che ha le caratteristiche di cui hai bisogno. Generare una curva di prestazione (curva velocità-coppia) per il motore e l'azionamento abbinati fornisce il riferimento più affidabile.
Il tool online Ottimizzatore passo-passo di Kollmorgen rende questo processo semplice. Inizia scegliendo un motore che si adatti fisicamente alla tua applicazione, quindi modifica la tensione e la corrente disponibili per produrre una curva di coppia/velocità adatta al tuo azionamento. Oppure, in alternativa, identifica la tua coppia/velocità richiesta o profilo di motion di base, quindi lascia che il tool trovi automaticamente la soluzione migliore che si adatta alle esigenze della tua applicazione.
Ricorda che la coppia di stallo di un motore non è un'indicazione della coppia che può generare durante il movimento, specialmente durante accelerazioni e decelerazioni, dove è richiesta una coppia più elevata. Utilizzare l'ottimizzatore passo-passo per scegliere un sistema basato sui requisiti dinamici effettivi della tua applicazione può aiutarti a evitare questo errore.
Errore 2 - Specificare un azionamento a microstep per motivi sbagliati
Se stai cercando il massimo controllo possibile sulla velocità e sulla posizione, è probabile che un servosistema sia una scelta migliore per la tua applicazione rispetto a un sistema passo-passo. Ma potrebbe essere allettante specificare un motore passo-passo e un azionamento a microstep, pensando di poter ottenere un'accuratezza comparabile senza necessariamente richiedere un controllo basato sul feedback. Questo può essere un errore.
Lo sviluppo degli azionamenti a microstep è stato realizzato per consentire ai motori di superare gli effetti del disturbo e delle vibrazioni nelle regioni risonanti di fascia bassa o addirittura di funzionare continuamente all'interno di queste regioni di fascia bassa. L'azionamento divide l'angolo di passo di 1,8º in fino a 250 microstep, ma questi impulsi individuali potrebbero non essere uniformi. La posizione e la velocità del motore non sono necessariamente costanti fino al livello di microstep. Anche se un azionamento a microstep offre una risoluzione maggiore rispetto a un azionamento passo-passo standard, ciò non assicura necessariamente un aumento dell'accuratezza.
Invece, un beneficio principale dell'azionamento a microstep è la riduzione delle vibrazioni, del disturbo e del ronzio a basse velocità del motore. Questo ci porta a un altro potenziale errore: aspettarsi che un azionamento a microstep risolva tutti i problemi di risonanza. Oltre alle basse velocità, i motori passo-passo possono anche mostrare un periodo di risonanza intorno alla gamma di velocità medie. Gli azionamenti a microstep non aiuteranno a risolvere questo problema. La scelta di un azionamento con algoritmi anti-risonanti è il modo migliore per gestire queste risonanze.
Errore 3 - Sottodimensionare o sovradimensionare il motore
Sottodimensionare un motore passo-passo causerà al massimo un eccesso di calore, accelerazione e decelerazione insoddisfacenti e prestazioni generalmente scadenti. Nel peggiore dei casi, il motore perderà impulsi, si posizionerà in modo improprio o andrà del tutto in stallo sotto carico elevato o con accelerazione e decelerazione elevate.
Sovradimensionare il motore causerà la generazione di disturbo udibile e di disturbo EMI/RFI più elevato. Ciò potrebbe significare anche costi più elevati per il motore e l'azionamento, nonché uno spreco di spazio nel quadro e una macchina più grande e pesante del necessario.
Il tool Ottimizzatore passo-passo di Kollmorgen può aiutarti a evitare questi errori di base, portandoti al motore che si adatta al meglio alle dimensioni e ai requisiti di prestazioni della tua applicazione.
Errore 4 - Mancata corrispondenza tra carico e inerzia del motore
Le vecchie regole di corrispondenza dell'inerzia del servosistema non si applicano più. Ma per i sistemi passo-passo, è ancora importante considerare il rapporto tra carico e inerzia del motore poiché questi sistemi sono tipicamente ad anello aperto. Anche aggiungendo un encoder per creare un sistema passo-passo ad anello chiuso, una mancata corrispondenza dell'inerzia non può essere molto più grande di un ordine di grandezza (10:1) senza causare al motore la perdita di impulsi, la posizione errata del carico, un eccessivo assorbimento di corrente o persino lo stallo.
Errore 5 - Non considerare le frequenze intrinseche della macchina
Gli ingegneri dovrebbero comprendere la frequenza caratteristica della macchina (omega-naturale), così come la sua frequenza anti-risonante, ed evitare velocità comandate che si trovino all'interno dell'intervallo di frequenza naturale del sistema. Un azionamento a microstep con circuiti anti-risonanti aiuterà notevolmente in questo, ma la macchina sarà ancora soggetta a ronzio a determinate velocità del motore se non si presta attenzione alla selezione di una combinazione di motore e azionamento che possa funzionare al di fuori di queste risonanze. Scegliere il motore passo-passo errato per un'applicazione del genere può comportare una macchina rumorosa che vibra a determinate velocità e funziona in modo non affidabile.
5 migliori pratiche per fare la scelta giusta la prima volta
- Assicurati di comprendere le limitazioni e i requisiti meccanici della tua macchina, come la frequenza di risonanza meccanica, la larghezza di banda meccanica, l'inerzia del carico (idealmente ≤ 10:1), l'attrito statico e dinamico, e così via. Questo vale per qualsiasi attrezzatura che incorpori motion, indipendentemente da quanto sia preciso.
- Utilizzare un programma di dimensionamento come l'Ottimizzatore passo-passo Kollmorgen per dimensionare correttamente il sistema in base a curve affidabili di prestazioni velocità-coppia.
- Seleziona un azionamento che corrisponda alla tensione del bus disponibile e abbia le caratteristiche desiderate, e seleziona un motore che offra la curva di prestazioni richiesta - al di fuori della frequenza risonante della macchina - quando è abbinato all'azionamento.
- Non forzare i motori passo-passo a svolgere motion ad alta velocità o ad alta precisione dove un servomotore potrebbe fornire risultati migliori. Proprio come i motori passo-passo, i servomotori sono diventati più economici nel corso degli anni e sono molto più facili da applicare.
- Ricevi aiuto ingegneristico collaborativo. Kollmorgen offre i motori e gli azionamenti più ad alte prestazioni del settore, ma siamo molto più di un semplice fornitore. La nostra mission è aiutare la tua applicazione a essere la migliore possibile. Mettiti in contatto con i nostri esperti di motion e inizia a ottimizzare la tua macchina oggi stesso.
