Riduttore planetario per motori stepper NEMA 23 e NEMA 24: guida alla selezione

Guida alla selezione del riduttore planetario per motori stepper NEMA 23 / 24 : dalla corrispondenza della sede alla scelta dei parametri

Le persone che effettuano la selezione dei componenti possiedono questa esperienza: i parametri del riduttore planetario sono numerosi, ma quando questo prodotto è effettivamente necessario, il problema non risiede nell’incertezza dei parametri, bensì nell’impossibilità di installazione, il coppia e la precisione non sono sufficienti.

Oggi valutiamo la selezione in quattro passaggi per lo scenario in cui i motori passo-passo NEMA 23 e NEMA 24 sono abbinati a riduttori planetari con flangia da 60 mm: flangia, rapporto di riduzione, coppia e gioco angolare .

1. Corrispondenza tra sede e flangia

Questo è il passaggio più basilare e, tuttavia, più soggetto a errori. Le dimensioni della flangia di montaggio dei motori passo-passo NEMA 23 e NEMA 24 sono 56 × 56 mm (questo è lo standard industriale), mentre per il nostro riduttore di serie da 60 mm le dimensioni della flangia d’ingresso sono 60 × 60 mm e la distanza tra i fori di fissaggio corrisponde esattamente a quella del motore con flangia da 56 mm.

I motori passo-passo NEMA 23 e NEMA 24, montati direttamente, non richiedono piastre di adattamento.

Tuttavia, occorre considerare un dettaglio: il diametro dell’albero varia a seconda del produttore; il diametro più comune per i motori NEMA 23 è di 6,35 mm e 8 mm, mentre per i motori NEMA 24 è simile. Pertanto, nella scelta si deve prestare attenzione alla riduzione del diametro dell’albero del motore: ad esempio, se il riduttore standard prevede un albero d’ingresso da 8 mm, ma il motore ha un albero da 6,35 mm, è necessario aggiungere una bussola di riduzione; ciò non influisce sulle prestazioni.

2. Come scegliere il rapporto di riduzione – partire dalla velocità richiesta, anziché impostare innanzitutto il rapporto di riduzione

Molte persone sono abituate a scegliere un rapporto di riduzione prima di verificare se la velocità in uscita sia sufficiente. Questo è un errore. La procedura corretta consiste nel determinare innanzitutto la velocità finale richiesta dall’equipaggiamento e quindi dividere la velocità del motore per tale valore, ottenendo così il rapporto di riduzione.

Formula:

Rapporto di riduzione = velocità nominale del motore ÷ velocità in uscita richiesta

Ad esempio: la velocità nominale del vostro motore passo-passo è di 1000 giri/min e l’equipaggiamento richiede una velocità finale di circa 100 giri/min; pertanto il rapporto di riduzione è 10:1. Se si sceglie invece 20:1, la velocità in uscita scende a 50 giri/min: la coppia aumenta, ma la velocità non può essere mantenuta costante.

Intervallo comune di rapporti di riduzione: la nostra serie da 60 mm offre diverse opzioni di rapporto di riduzione, comprese tra 3:1 e 100:1, coprendo la maggior parte degli scenari automatizzati.

Suggerimenti per la selezione: soddisfare prima le esigenze di velocità, quindi verificare la coppia. Se la velocità non è sufficiente, la coppia – per quanto elevata – risulta inutile.

3. Verificare che la coppia sia sufficiente: non basta considerare il valore nominale, ma anche il valore di picco.

La verifica della coppia è l’aspetto più soggetto a errori nella selezione del modello. Molte persone considerano soltanto la coppia di funzionamento in condizioni stazionarie, trascurando i carichi di avviamento e arresto nonché gli effetti d’urto.

Formula di verifica:

Coppia richiesta in uscita = coppia massima del motore × rapporto di riduzione × efficienza × coefficiente di condizioni operative

Dopo il calcolo, selezionare un modello la cui coppia nominale in uscita sia superiore a tale valore, prevedendo un adeguato margine; altrimenti si verificherà usura degli ingranaggi e aumento della temperatura, con conseguente riduzione della durata utile.

Vengono indicati diversi parametri chiave:

Coppia massima del motore: coppia massima utilizzata, non quella nominale. Le caratteristiche di coppia del motore passo-passo a bassa velocità non sono le stesse di quelle del servomotore; è necessario comprendere la curva frequenza-coppia del proprio motore.

Efficienza: la nostra efficienza misurata per una singola fase della serie da 60 mm è del 97%, mentre l’efficienza per più fasi è del 94%.

Coefficiente di condizione di lavoro : 1,2–1,5 per funzionamento stabile (catene di trasporto, ecc.), 1,5–2,0 per carichi ad impatto e superiore a 2,5 per scenari con carichi pesanti e avvii/arresti frequenti.

4. Come scegliere il j gioco angolare — dipende dal fatto che l’applicazione richieda rotazione in senso orario e antiorario

Il parametro di j gioco angolare  (Gioco tra ingranaggi ) è facile prestare troppa attenzione oppure ignorarlo completamente. Il modo corretto di valutarlo dipende dalla direzione del movimento.

Funzionamento unidirezionale (la linea di trasmissione e la m rotazione ruota sempre in una direzione ; ): gioco angolare  ha scarso impatto e  ≤20 arcmin è assolutamente sufficiente.

Inversione frequente positiva, movimento alternato di posizionamento (giunto robotico, indexazione della piastra rotante, piattaforma di posizionamento): il gioco di ritorno influisce direttamente sulla precisione di ripetizione del posizionamento; maggiore è il requisito, migliore deve essere il valore. la nostra serie da 60 mm ≤15 arcmin, che appartiene al livello di precisione media e si adatta alla grande maggioranza degli scenari di automazione universale.

Un fatto noto: il costo dei riduttori di velocità ad alta precisione ( ≤3~ 5 arcmin) si è raddoppiato, e sono richiesti requisiti più elevati per la precisione di installazione e per il sistema di controllo. Se non vengono utilizzati su macchine utensili di precisione o su articolazioni robotiche, non è necessario perseguire un gioco assiale estremamente ridotto. cioni robotiche, non è necessario perseguire la breccia dorsale estrema.

5. Riepilogo rapido dei parametri base – modello da 60 mm adatto al motore NEMA23 / NEMA24

Indicatori dei parametri

• Motore adattabile NEMA 23 / NEMA 24 (flangia da 56 mm)
• Flangia del riduttore 60 × 60 mm
• Gamma del rapporto di riduzione da 3:1 a 100:1
• Efficienza di trasmissione ≥97%
• Fessura dorsale di ritorno ≤15 arcmin
• Certificazione ISO 9001, CE
• Grado di protezione IP54 (antipolvere e antigocce)
• Diametro dell'albero di ingresso 8 mm (6,35 mm richiede albero a manicotto)

Riepilogo: quattro passaggi per la selezione del modello

Prima il flangia: NEMA 23 / 24, la flangia da 60 mm si installa direttamente per confermare il diametro dell'albero.

Poi impostare il rapporto di riduzione: calcolare all'indietro dalla velocità di uscita richiesta, soddisfacendo innanzitutto la velocità.

Verifica della coppia: si utilizza la coppia massima del motore × il rapporto di riduzione × l'efficienza del 94 % × il coefficiente di condizione operativa, lasciando un margine.

Gioco angolare viene selezionato su richiesta: funzionamento in un’unica direzione ≤20 arcmin è sufficiente, e le rotazioni positive e negative sono frequenti prima di considerare un livello di alta precisione.

La selezione è essenzialmente una scelta: non esiste una combinazione perfetta di parametri, ma solo una combinazione adeguata per il vostro impianto.

Se necessario supportare la selezione di modelli specifici di motori o di scenari applicativi, è possibile fornire i parametri dei motori e le condizioni di carico; provvederemo quindi a effettuare un calcolo dettagliato della selezione.