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 Oggetto del messaggio: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 15:12 
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APPRENDISTA E ADDETTO ALLE PULIZIE

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Ho letto con piacere diversi post su come dimensionare assi di traslazione ma il dubbio rimane sulle velocità e accelerazioni.
Ad oggi, con la necessità di ottimizzare al meglio i sistemi - guadagnandone in efficienza e spendendo il meno possibile (poca spesa, massima resa :grin: ), non sempre si raggiunge l'obiettivo a causa di fattori di progettazione presi sotto gamba.

Dopo diverse valutazioni è ora necessario capire se ciò che sto sviscerando è corretto.

Vorrei dimensionare un asse verticale con trasmissione vite a ricircolo, motore e riduttore, per poter eseguire rapidi spostamenti verticali nell'arco di 0,5 secondi magari ottimizzandolo ulteriormente.

Il carro verticale scorre su guide e (4) pattini. Di seguito i dati conosciuti:

Massa da movimentare (M) = 350kg
Coefficiente Attrito pattini (ceff) = 0.02
Vite a ricircolo 40x20 con rendimento (rD) = 90%

Per prima cosa definisco la forza di attrito (Fa):
Fa = M*9,81*ceff = 350*9,81*0,02 = 68,67N

Poi calcolo la forza di inerzia (Fi) da aggiungere per poter accelerare l'asse a 1m/s:
Fi = M*a = 350*1 = 350N

Definisco poi la forza totale applicata (Ftot) per muovere l'asse in verticale:
Ftot = Fa+Fi + (M*9,81) = 68,67 + 350 + 3433,5 = 3852,17N = 3,852 kN

Ad un primo risultato, con una vite 40 passo (p) 20, la Coppia necessaria (Cn) del motore per muovere l'asse risulta:
Cn = [(Ftot*p)/2pi.greco]*rD = [(3,852*20)/6,28)*0,9] = 11,04Nm + un fattore di sicurezza del 20% = 13,25Nm

Con un'altra formula (es: viti Hiwin) ho (Ftot*p/ 2000*pi.greco*rD) = 3852*20 / 2000*3.1415*0,9 = 13,62Nm se così fosse sono già stretto in coppia se considero anche un fattore di sicurezza.

Ora, considerando che ho un motore Siemens 1FL6062 da 4,78Nm (coppia di picco 14Nm) a 2000rpm, dovrò applicare un riduttore I=3:
4,78*3 = 14,34Nm (rientro nella Cn) permettendo all'asse di raggiungere circa 13,4 metri al minuto (2000/I)*p = (2000/3)*20 = 13,333 mt/min.

Ciò significa che posso arrivare a (13333/60) = 222 mm/s che sono circa 88mm in 0,5s.

Ora, se tutto quello sopra è corretto, il dubbio rimane sulle rampe di accelerazione.

Spostarsi di 75mm (ciò di cui necessito) in 0,5s vuole dire usare una rampa angolare in accelerazione/decelerazione da 0.2 secondi con un runtime pari a 0,1.

Poco sopra ho usato, per il calcolo dell'inerzia, un'accelerazione di 1m/s - utile ai fini delle masse da movimentare - ma non mi convince per nulla.

Non riesco a focalizzare ma sembra che manchi qualcosa... qualcuno ha qualche idea?

Sono pronto alla tirata di orecchi.. :???:

Vi ringrazio anticipatamente.


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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 17:49 
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I conti non li so' fare, posso dirti che attuatori elettrici della Danaert montanti un brushless da 1400 w a 6000 giri si muovono a 410 mm/s con un a spinta di 330 kg (da scheda tecnica) e precisione vicina al centesimo, non so' che vite montano, non ho' provato a smontarla


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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 18:48 
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Non si capisce bene cosa ti serve. Se sei fermo e devi spostarti di 75 mm in un tempo Ttot devi immaginarti un profilo di velocitá che va da zero (massa ferma) a velocitá massima (a metá corsa)e poi da metá corsa a di nuovo fermo (velocitá zero) da qui troverai le tue accelerazioni massime e vedrai se i tuoi motori han coppia sufficiente

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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 18:49 
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Inoltre se possibile se c é spazio per un contrappeso riduce molto la forza necessaria dell attuatore

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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 19:09 
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Altra cosa che non mi quadra e' come passi da 222 mm/s a 88 mm in 5 secondi


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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 19:26 
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In merito ai 222mm ho commesso un errore.
La Vmax è espressa in mm al minuto che al secondo danno 222mm.
In realtà 88mm e lo spazio percorso in 0.4s e non in 0.5. Chiaramente inteso come pure calcolo matematico.


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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 19:33 
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quindi in 0.4 secondi devi partire e fermarti in 88 mm giusto? con che precisione di posizionamento?

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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 19:41 
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Partendo dal presupposto che in verticale il sistema non ha giochi l'errore elettronico dell'asse e praticamente ininfluente. Essendo una macchina da tempra per produzione devo spostarmi in 0.4/0.5 per rimanere nei tempi ciclo. Al momento il dubbio e il dimensionamento dell'asse. Se effettivamente la coppia del motore e le accelerazioni sono ok.


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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 22:21 
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Il resto dei calcoli non li ho verificati ma salta subito all.occhio che non hai considerato il rendimento della riduzione 1:3

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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: dom mag 20, 2018 22:38 
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Ne ha' tenuto conto in quanto usa la demoltiplica per portare la coppia del suo motore da 4 e rotti a 14 n/MTV e verificare se il numero di giri 2000/3 moltiplicato per il passo della vite ottiene la velocita necessaria a compier 75 mm in 0.5 sec


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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: lun mag 21, 2018 07:47 
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spèspèspèspèspè

partiamo da zero che hai fatto un mischiotto mica da poco, e soprattutto decisamente in maniere fantasiosa.

punto 1: se devi muoverti di 75mm in 0,5s la prima cosa da fare è calcolare accelerazioni e velcoità, non certo la forza.
In linea di massima per frenare ci metti lo stesso tempo che ad accelerare, quindi dividi la corsa (e i tempi) a metà.
37.5mm in 0,25s, ipotizzando un moto uniformemente accelerato (cosa che NON è, ma questo lo vediamo dopo), usando la formula delle superiori: spostamento = 0,5*accelerazione*tempo^2.
si ricava che l'accelerazione media deve essere 1,2 m/s^2.
la velocità di picco sarà: V=a*t --> V=0.3m/s.=300mm/s
la forza necessaria:
M*a = 350*1.2= 420N --> forza per accelerare la massa
M*g = 350*9.81= 3433N --> forza per sostenere la massa
Coefficiente di attrito dei pattini: se i pattini sostengono il peso lo puoi usare, altrimenti se i pattini sono messi in verticale non sopportano nessn carico e quindi hanno solo l'attrito dovuto al loro movimento.
Invece la vite è quella che si "becca" tutto il carico.
rendimento vite: (3433+420)/0,9 = 3853N --> forza virtuale da esercitare al netto del rendimento della vite.

A questo punto trasformi in coppia: 3853*0,02/6,28= 12.27N.
Questo è il MINIMO VALORE POSSIBILE di coppia che devi dare, MA...
1) il motore ha una sua inerzia che ti diminuisce la coppia disponibile all'avvio.
2) il profilo di accelerazione è quello calcolato teorico, nella pratica il motore ha bisogno di un certo tempo per fare il posizionamento "di fino", non pensare di arrivare a cannone e fermarti istantaneamente nella posizione esatta. In mancanza di prove sperimentali, opterei per raddoppiare come minimo il valore di accelerazione nel dimensionamento.
3) come già detto, se inserisci una trasmissione, devi includere anche il suo rendimento.
4) 4 carrelli e 1 vite, immagino che tu non sia nel caso ideale in cui i carrelli sono messi negli angoli di un quadrato e il carico e la vite siano nel centro. Immagino ceh invece quello ceh tu devi muovere sia un mensolone, quindi il carico sui carrelli va calcolato in base al rapporto di leva.


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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: lun mag 21, 2018 11:53 
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Molto gentili nelle vostre delucidazioni.
@AndreaNSR125 ho fatto controllare riduttore con motore e mi hanno confermato la funzionalità in rapporto alla coppia erogata dal motore.
Con accelerazione 0.15, runtime 0.1 e decelerazione 0.15 arrivo a 60mm di spostamento utile.
Rimango in attesa di conferma se tale setting può essere raggiunto dal motore considerando che la coppia di picco (necessaria per accelerare) è molto alta m(~14Nm del motore).

i pattini sono ad interrare 340x350 (assi) e la chiocciola è quasi in asse si pattini inferiori (31mm tra i due assi).


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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: lun mag 21, 2018 12:06 
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per me sbagli proprio attrezzatura, ci vuole un pistone ad aria, con delle battute, tra i ritardi dell’elettronica ed il limite fisico per fare lo spostamento, con una vite non ci riesci.

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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: lun mag 21, 2018 12:38 
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mborghi non ho capito cosa vuoi dire, ma ti garantisco che ciò che ti ho scritto è corretto ed è la strada da seguire. Si possono modificare i valori, ma da li non si scappa.

Onorino: con la vite ci riesci anche, basta mettere un motore grosso, un encoder adeguato e una persona che tara il sistema a modo... solo che costa 10 (o 20, 30...) volte più che un pistone ad aria o oleodinamico. Sinceramente spero che la scelta di una vite sia motivata da qualche motivo contingente e non da una scelta progettuale "per moda".


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 Oggetto del messaggio: Re: Dimensionamento Asse Verticale su vite a ricircolo
MessaggioInviato: lun mag 21, 2018 12:46 
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Mi spiego meglio:
il sistema è stato definito perché il cliente ha tutte delle macchine con vite e pertanto trova il sistema idoneo. In primo luogo è stato proposto con cremagliera/pignone ma abbassandomi poi il tempo ciclo macchina da 5s a 3.6s ho dovuto rendere il sistema più performante.
In merito ai tuoi calcoli non li metto in dubbio. Alla fine la coppia da erogare è molto vicina a quella che ho definito io. Nelle accelerazioni si usa la coppia di picco mentre in movimento quella di rate.
Per quanto riguarda i pattini ho solo mostrato le quote di posizionamento tra loro ed ho ottimizzato l'attacco della chiocciola in asse con i pattini inferiori in modo da non creare momento.
Secondo la verifica del riduttore/motore, riesco a fare uno spostamento di 60mm in 0.4s che chiaramente punto ad eseguire in più tempo per addolcire le rampe.


Ultima modifica di onorino il lun mag 21, 2018 12:54, modificato 1 volta in totale.
tolto riporto , evita di usare il tasto citazione , il regolamento lo vieta .


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