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Autor Tema: Elección de controladoras y Motores ....  (Leído 7088 veces)

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Elección de controladoras y Motores ....
« en: 07 Junio 2010, 18:17 »
Voy a intentar hacer una reflexión final y plantear una serie de supuesto que espero me permitan poder confeccionar una lista de la compra .....


Mi máquina es un BF30 y mi proveedor será http://www.motioncontrolproducts.co.uk
Lo primero ya lo elegí y no la voy a cambiar ahora (además estoy contento cone lla), lo segundo es más circunstancial pero ayuda a mantener el objetivo sobre un único catálogo ... De esta manera, la compleja ecuación de la elección pierde dos de sus incógnitas y simplifica el proceso (al menos eso espero)


Despues de mucho buscar he decidido dejar los husillos actuales como primer paso y jugar programando el backslash en Math3 .... Es seguro una decisión controvertida pero reversible y me permite quitarme de la cabeza inicialmente todo el tema de la transformación mecánica para, con más soltura en un futuro, acometer ese proyecto si es menester.


Los motores serán Steppers de 8,5Nm como estos:
http://www.motioncontrolproducts.co.uk/pdf/FL86STH118-4208A-H-MCP.pdf

Y mediante un juego de poleas síncronas llegaremos a 12 Nm (correa de 350mm, poleas de 22 y 32 dientes y paso 5mm). Estos datos los he sacado del Kit de conversión CNC del propio fabricante así que los daremos por buenos


Quiero montar un "Rack" que me permita, con la misma electrónica, fuentes y PC poder controlar todos los dispositivos que voy a transformar a CNC o construir (Torno, Fresa, Mesa CNC). De esta forma sólo tengo que dedicar a cada máquina la parte mecánica y los motores, siendo todo lo demás común y conectable mediante algún tipo de conector "serio" que permita unos cuantos amperios por pin.
La razón de esto es sencilla. Mi taller es de aficionado y lo uso muy de vez en cuando y, por descontado, no creo que nunca tenga dos máquinas funcionando a la vez .....

===============================================================================================

En resumen, hasta este momento 5 cosas decididas: estrategia de conversión mecánica, proveedor, par de los motores, sistema de acoplamiento y estrategia de reutilización de HW ....

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Ahora la parte oscura que no visualizo ....

De las características del fabricante y siguiendo lo que varias veces ha comentado el maestro Salvador respecto a la conveniencia de trabajar con los motores de forma que la inductancia sea mínima, la mejor opción (se tienen 6,5 mH) para dar los 8,53Nm con esos motores es montarlos con una configuración en paralelo de 4 fases (no tengo ni idea de que quiere decir esto). Sin embargo, si parece estar es que según esa combinación la corriente será de 6A

Como además usare la misma controladora para distintos motores (torno, fresadora, ettc) buscaré de ella que permita cambiar la intensidad que proporciona mediante switches o algo parecido con cierta facilidad.

Por descontado la pido que haga microsteeping y alguna de las florituras presentes en casi todas ellas (entradas optoacopladas, etc etc).

Tras esto, y fundamentalmente por el requerimiento de intensidad (> 6A) , en el catálogo de Motion me quedan dos posibilidades:

Opción A
http://www.motioncontrolproducts.co.uk/pdf/MSD980_stepper_drive_datasheetv2.0.pdf
Se alimenta con CC y necesita una fuente exterior que puede ser de hasta 80V. Proporciona 7.8A y usa chopping bipolar a corriente constante admitiendo hasta 300Khz de pulsos de entrada.
Podría usar una de estas fuentes: http://www.motioncontrolproducts.co.uk/product_info.php?cPath=1007&products_id=13

Precio controladora 104,63 + 57,22 de la fuente = 161.85 Libras


Opción B
http://www.motioncontrolproducts.co.uk/pdf/MSD2278_v2.0.pdf

Es básicamente como la anterior pero amplia el rango de frecuencia de entrada a 400Khz y lleva la fuente incorporada de forma que se alimenta directamente a 220V (no sé que tensión CC entregará a los motores, es una de las dudas) ...

Precio controladora: 147.88 Libras
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La dudas ...........

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1ª ¿Hay algún error en las apreciaciones anteriores (sobre la Intensidad) que me permita usar una controladora más barata de las del catálogo? (catalogo completo --> http://www.motioncontrolproducts.co.uk/index.php?cPath=1026 )

2.- Es caso negativo, ¿cual de las dos veis mas razonable? (despreciando la diferencia de precio)

3.- En un email enviado a la tienda me contestaron que podía comprar tres controladores y dos fuentes ... ¿Se pueden poner fuentes en paralelo y hacer eso?

4.- Esta es curiosidad pero algunas de las controladores de gama media parece que funcionan, en lugar de haciendo "chopping",  usando lo que llaman "pure-sinusoidal current control".  ¿Esto es mejor o peor para lo que queremos hacer?

5.- En caso de decantarnos por la opción de controladora + fuente externa, ¿que voltaje de los tres sería el adecuado?


Si alguno llegó leyendo hasta aquí tiene tomo mi agradecimiento y respeto ;-)

Muchas gracias por adelantado
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sattwaguna

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #1 en: 07 Junio 2010, 19:33 »
Hola Jesús, veo que estás hilando muy fino.

Una de las cuestiones que yo me había preguntado hace tiempo y le consulté a Pepefoco es si las dos poleas de la transmisión de cada eje tenían el mismo numero de dientes en su BF20. Tú me acabas de aclarar el tema y coincide con la idea de que el par entregado a los husillos en el sistema de Optimum sea de casi 12 N·m, mientras que los motores son tan solo de 8 N·m. Hace bastantes años que también tuve mis dolores de cabeza con el tema de la elección de características de sistemas. Hay tres opciones: ingeniería teórica para a partir de fuerzas teóricas necesarias sacar conclusiones (la descartamos), experiencia con muchos sistemas CNC que nos permitan conocer el tema por experiencia (igualmente descartable, aunque yo con varias de mis máquinas conozco por experiencia lo que dan de sí sistemas hasta 2 N·m y electrónica hasta 4'2 A), y por fin el camino que has tomado de observar especificaciones de sistemas comerciales (ahí vamos).

Antes de Optimum, años atrás para mí fue muy reveladora la información, que doy más que por buena, de Microkinetics, USA. Tienes en concreto estas características:

http://www.microkinetics.com/conv_kits/index.htm
« última modificación: 19 Septiembre 2010, 15:34 por Salvador »

Desconectado mecrocket

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #2 en: 07 Junio 2010, 20:38 »
Salvador,

Muchas gracias por la respuesta, como siempre, me has aclarado muchas cosas y me has hecho pensar sobre otras ....

En la línea que comentas, en un principio, pensé en bajar incluso a 4Nm pero los consumos de los NEMA 34 en paralelo para ese par son también 6A por lo que la controladora a usar es la misma y en el motor solo me ahorro 7 libras .... conclusión, por 21 libras de diferencia prefiero los motores de 8Nm y en el peor de los casos diseño las poleas simplemente como acoplamientos 1:1 y gano velocidad ..... Por esta razón me decanté por la configuración anterior ....

Espero la segunda parte de tu respuesta ;-)

Un abrazo
 
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sattwaguna

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #3 en: 07 Junio 2010, 22:40 »
Si miramos en la página de Microkinetics los motores XY aconsejados para una Bridgeport:

http://www.microkinetics.com/stepper_motors/42m1625.htm

Vemos en las curvas que aunque el par de detención sea 1618 oz·in, el dinámico es de 560 oz·in. Después vendrá la reducción con las poleas. En la imagen del sistema que hay en:

http://www.microkinetics.com/conv_kits/index.htm

Lo del pure-sinusoidal current control technology será una técnica mejorada, lo más antiguo que conocí fue la técnica del L/R, poniendo resistencias e serie con las bobinas para poder trabajar con mayor voltaje y por ello más rpm.

Para entender el tema esta página está superbién:

http://www.amci.com/tutorials/tutorials-stepper-motor-drivers-rms-vs-peak-current.asp

Bueno, yo lo que haría es escribirles un correo para que te aclaren el tema del RMS, es decir, dados los motores que eliges que piden 6 A en bipolar paralelo, preguntar qué corriente de pico debes elegir en el driver, o su equivalente RMS, para la configuración bipolar paralelo. Luego les preguntas cómo se cablean los motores en bipolar paralelo. El pdf muestra los colores de los cables, te tienen que decir cómo se emparejan, eso ya no viene. De cada dos cables obtienes uno, es decir, los sueldas (los que tengan que ir juntos) al cable de varios metros que debe ir del driver al motor. Generalmente, según esos esquemas, los colores se asocian así:

Rojo-azul
Amarillo-negro
Blanco-marrón
Naranja-amarillo

Esas parejas deben ir unidas, simplemente une los pedazos de cable ya pelados en el motor (los tramos de cobre), y los sueldas al cable que va del motor al driver. Lo haces con cada pareja y tienes 4 cables que van del motor al driver, y que entrarán en los terminales denominados A+, A-, B+ y B-, respectivamente.
« última modificación: 19 Septiembre 2010, 15:37 por Salvador »

Desconectado mecrocket

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #4 en: 08 Junio 2010, 20:02 »
Hola Salva ...
Nuevamente muchas gracias por la extensión de tu respuesta y por el tiempo dedicado a pensarla y escribirla. Aunque tengas facilidad para ambas cosas es de agradecer tu dedicación.

Te contesto:

Ya conocía el site de Microkinetics. fue, junto con el de Optimum, las dos referencias para hacer "ingeniería inversa" ;-) .... Aunque mi máquina no es una Bridgport, tampoco es una BF20 ....

En este sentido creo que la opción más sensata será probar. Las mediciones que realicé del par de arranque sin carga ninguna estaban en el entorno de los 2,5 Nm lo que refuerza tu suposición de que el dimensionamiento de los 8Nm llevados a 12 por poleas es para una hipotética situación de máxima exigencia trabajando aceros con grandes velocidades o profundidades de corte. En mi caso el factor tiempo no es importante pero si el poder trabajar aceros ....

Como quiero automatizar también el torno y este usa un motor con acoplamiento directo de 4Nm probablemente pida una controladora MSD980 y dos motores (4Nm y 8Nm) ... Parece razonable antes de meterte en una gran inversión adelantar una parte de la misma y realizar una "prueba de concepto" en un solo eje en distintas situaciones (meter en acero una fresa de 20 ;-)) ).... Los motores los usaré seguro en alguno de los ejes del torno y la fresadora ....

Muchas gracias por la explicación del tema L/R ... Tiene todo el sentido lo que dices y en algún catalogo de motion se refieren a esta técnica como obsoleta y superada por todos sus productos.

La observación de la tensión AC de la controladora cara se me había pasado y tienes toda la razón, regularás la tensión de los motores regulando la tensión AC de entrada. Supongo que llevará un toroidal con un condensador y un rectificador y controlas la tensión DC de los servos tocando la entrada ..... Esto se me había pasado !!

He leído el documento de AMCI y de paso he mirado sus controladoras y son una pasada, no quiero pensar lo que te pueden pedir por ellas (+iva+arancel+transporte) !!

Escribo a estos chicos y te cuento que me responden...

Un abrazo y mil gracias ..




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sattwaguna

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #5 en: 08 Junio 2010, 21:22 »
Citar
Las mediciones que realicé del par de arranque sin carga ninguna estaban en el entorno de los 2,5 Nm...

Eso mismo se me pasó por la cabeza como uno de los primeros datos importantes a tener en cuenta, dicho de forma llana "lo que cuesta mover la mesa", pero más técnicamente el par necesario. Pero tuve dudas sobre si podías llegar a conocer ese dato. La verdad es que es un valor elevado.

Citar
...lo que refuerza tu suposición de que el dimensionamiento de los 8Nm llevados a 12 por poleas es para una hipotética situación de máxima exigencia trabajando aceros con grandes velocidades o profundidades de corte. En mi caso el factor tiempo no es importante pero si el poder trabajar aceros ....

Me parece bien.

Citar
Como quiero automatizar también el torno y este usa un motor con acoplamiento directo de 4Nm probablemente pida una controladora MSD980 y dos motores (4Nm y 8Nm) ...

Imagino que para los ejes X y Z, respectivamente.

Citar
Parece razonable antes de meterte en una gran inversión adelantar una parte de la misma y realizar una "prueba de concepto" en un solo eje en distintas situaciones (meter en acero una fresa de 20 ;-)) ).... Los motores los usaré seguro en alguno de los ejes del torno y la fresadora ....

Buena idea.

Citar
Muchas gracias por la explicación del tema L/R ... Tiene todo el sentido lo que dices y en algún catalogo de motion se refieren a esta técnica como obsoleta y superada por todos sus productos.

Es muy didáctico. Son conceptos primordiales para el control de motores de pasos, después en la documentación se suele comentar en qué se basa el chopeado, etc.

Citar
La observación de la tensión AC de la controladora cara se me había pasado y tienes toda la razón, regularás la tensión de los motores regulando la tensión AC de entrada. Supongo que llevará un toroidal con un condensador y un rectificador y controlas la tensión DC de los servos tocando la entrada ..... Esto se me había pasado !!

Pero imagino que la tensión AC la dejas fija una vez elegido el trafo, aquí no necesitas condensador o puente, que yo entienda. Alimentas los drivers directamente con AC. Esto puede que sea una ventaja por la simplificación de la fuente. Creo que son modelos más industriales y entrar en la razón de ser de estos diseños ya se me escapa, deben haber diversos motivos para ese tipo de aplicaciones.


Citar
Escribo a estos chicos y te cuento que me responden...

Será interesante.
« última modificación: 19 Septiembre 2010, 15:38 por Salvador »

Desconectado mecrocket

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #6 en: 09 Junio 2010, 23:35 »
Tengo respuesta del fabricante y efectivamente, me dicen que con sus controladoras (5,57A RMS) no llegan a sacar todo el par de los motores en configuración paralela (6A) pero que con los 5,57 el par es muy bueno ....

Al hilo de la respuesta he intentado reflexionar sobre la mejor configuración (serie o paralelo) y en mi caso seguramente la conexión en serie tenga más sentido. Yo no necesito velocidad y, de necesitar algo, podría ser precisamente algo de par ....

Por lo que he podido leer las configuraciones serie son mas lentas que las paralelas pero con mejores valores de par ....

Así que, aunque voy a probar todas las configuraciones posibles con la MDS980, seguramente al final usaré las serie lo que reduce considerablemente los costes de controladoras ......


Las mejores configuraciones son probablemente un buen tema de conversación ...

los que ya habéis convertido vuestras máquinas ... ¿podéis compartir con nosotros como configurasteis los motores?

Abrazos

« última modificación: 09 Junio 2010, 23:57 por mecrocket »
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sattwaguna

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #7 en: 10 Junio 2010, 10:53 »
En la BF20 y en el torno 180x350 tengo bipolar paralelo, la electrónica me da hasta 4'2 A, los motores piden 2'8 A. Me gusta no pasar de un 75% del máximo que los drivers ofrecen. Si los 4'2 A son pico o RMS en cualquier caso no es crítico porque probablemente sigo pidiendo un valor aceptable de corriente. Los drivers sufren menos y te pueden durar toda la vida.
« última modificación: 19 Septiembre 2010, 15:38 por Salvador »

Desconectado mecrocket

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #8 en: 10 Junio 2010, 18:45 »
Pues muchas gracias Salva.

La decisión ya está tomada y el pedido no está listo por fallos técnicos de su web .....

Al final la cabra tira al monte y yo tiro por la opción de hacer una "maqueta" con el MSD980 y un motor de 8Nm al que le intentaré hacer todas las perrerías posibles en todas las configuraciones hasta dar con la mejor opción.....

Después de esto, pedido en firme de todo el material para convertir las dos máquinas ....

Os contaré novedades.

Un abrazo y muchas gracias
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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #9 en: 29 Junio 2010, 13:01 »
Citar
3.- En un email enviado a la tienda me contestaron que podía comprar tres controladores y dos fuentes ... ¿Se pueden poner fuentes en paralelo y hacer eso?

Sí se puede. De hecho esas fuentes y controladoras llevan dos años trabajando así en el control de mi fresadora:
http://www.helmantikos.com/media/images/stories/cnc/alma3/control1.jpg

Desconectado mecrocket

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #10 en: 29 Junio 2010, 22:57 »
Muchas gracias por la respuesta Helmantikos ...

Puedes contarnos algo más de tu configuración (Breakout, Controladores, etc) y de tu experiencia de dos años con ellos ??
Saludo
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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #11 en: 30 Junio 2010, 09:59 »
Lo de poner en paralelo fuentes de alimentación no es muy recomendable a no ser que sean fuentes de alimentación diseñadas para ello. De hecho es muy desaconsejable y en ningún equipo serio lo veréis.

Hay que tener en cuenta que una pequeña diferencia de ajuste entre ellas hará fluya corriente de una a otra. Es decir si p.ej. una de ellas da 24.2V y la otra 24V, la de 24V estará siempre absorbiendo corriente de la otra.

Siempre es mejor unir las masas de las dos fuentes y usar una para un par de motores y la otra para el resto.

Saludos: Octavio

Desconectado Helmantikós

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #12 en: 01 Julio 2010, 22:03 »
Las controladoras son dos MSD542 (4,2A), una MSD980 (7,8A), y la interfaz optoacoplada C11R5A.Pueden verse aquí:
http://www.helmantikos.com/index.php?option=com_content&view=article&id=51%3Aalma3&catid=38%3Amecanica&Itemid=29&limitstart=1
Trabaja en Aluminio sin problemas, aunque la mayor dedicación es el grabado de relieves en madera y algo de metacrilato.
Teniendo en cuenta que en los relieves de calidad me gusta trabajar con sobrepaso muy pequeño, (0.1 o menos), un grabado mediano fácilmente sobrepasa las 900.000 líneas de código, y en estos dos años ha hecho muchos de esos.
Quien sí lo nota es el husillo del eje Z (estoy cambiándolo por uno de bolas), porque él trabaja el doble que los otros.

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #13 en: 06 Julio 2010, 23:04 »
Pues muchas gracias por la información y enhorabuena por el trabajo que has hecho y que tan bien has documentado en tu página ...

Yo estoy convirtiendo mis máquinas con las mismas tarjetas con algunas modificaciones como son las controladoras pequeñas usaré esta MSD752 y con fuentes de 70V ....

Lo dicho, muchas gracias y bienvenido al grupo.
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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #14 en: 07 Julio 2010, 00:13 »
Hola, perdón si molestia :-)

Pero si tu buscas un controlador muy potente para 6A o mas, yo tengo algo.

La sistema anti-resonancias es perfecto, tu piensas q estan servos. Muy suave :-)
Y puedes usar hasta 120V para una dinamica muy alta.

http://benezan-electronics.de/shop/product_info.php?cPath=1_4&products_id=54
Kitamura Super Mini 300, Torno CNC con Speed-Cube y Beamicon2, Fresadora CNC con Beamicon2, Laser YAG, Laser CO2 con Triple Beast y Beamicon2, Prensa 100t, cabina chorro de arena, máquina de soldar SMT a vapor

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Re:Elección de controladoras y Motores ....
« Respuesta #14 en: 07 Julio 2010, 00:13 »

 

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