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CNC

Ultimo aggiornamento: 31/07/2015

La scelta di un motore passo a passo non è sempre facile. La domanda di solito e': perché si devono spendere 50-150 euro per un motore passo passo nema23 quando posso trovare lo stesso motore in un mercato surplus per 5 o anche di meno? Ci sono molti punti che si devono considerare:

 

Punto 1)

  • un motore recente è stato creato con una tecnologia e materiale differenti dal passato. Uno dei problemi principali di un motore passo a passo è la isteresi magnetica generata dallo statore del motore stesso. Un motore recente è costruito sempre con materiali caratterizzati da bassi livelli di isteresi magnetica. E' possibile dimostrare praticamente che due motori con lo stesso valore nominale di tensione e una stessa corrente di fase alimentato dallo stessi controller e tensione hanno una velocità di rotazione massima completamente diversa (si è ottenuto una velocità massima tripla con un motore 2006 rispetto a simili motori del 1985);
  • un nuovo motore di produzione è (90% dei casi) un motore ibrido, questo significa che possiamo usarlo sia con un controller unipolare che bipolare;
  • un motore recente ha una coppia superiore;
  • un motore passo passo dura una vita se tenuto bene e correttamente alimentato.

Punto 2)

Se un motore è utilizzato per guidare una vite, normale trapezoidale o a ricircolo che sia, un motore di 200 passi potra' essere considerato idoneo per la maggiore parte dei lavori (un motore passo a passo nema23 collegato ad una vite di 1mm di passo sviluppa una spinta superiore ad 80kg) se il motore è collegato direttamente tramite una cinghia la potenza necessaria potrebbe essere decisamente piu' elevata (coinvolgendo alimentazione, controllers ecc.) Se non è assolutamente necessario quindi, si utilizzino viti per realizzare i movimenti.

Per piccole macchine CNC (prototipizzazione pcb, compensati leggeri ecc) l'uso di una cinghia di sincronizzazione può essere preso in considerazione ma, a mio parere, per ottenere la precisione necessaria i motori passo a passo dovrebbero avere un maggior numero di passi/giro. Sul mercato motori a 400/800 passi/giro possono essere trovati con una certa facilita' a prezzi ancora accessibili ad un hobbista che dovra' anche lavorare con il  microstepping per ottenere una più alta precisione.

Punto 3)

La tensione nominale di un motore.

stepper motor torcia

Solitamente, ottenere le buone prestazioni da un motore passo a passo lo si deve essere pilotare a 10-20 volte la sua tensione nominale (mantenendo la fissa la corrente prevista altrimenti la vita del motore stesso sara' decisamente breve). Di conseguenza un motore con tensione nominale bassa sarà il nostro preferito agevolando in questo modo le parti relative all'alimentazione.

Molti cataloghi in linea i propri prodotti in modo molto chiaro (come JapanServo) che da all'acquirente una chiara panoramica. Se possibile la scelta dovrebbe essere fatta ricadere, a parita' generica di motore, per quello con la tensione nominale piu' bassa.

Altre aziende come Minebea preferiscono dichiarare soltanto la corrente/fase e non la tensione nominale dei propri motori.

In questa immagine è possibile notare immediatamente le differenze di velocità e della coppia ottenute fornendo la stessa tensione (24V). Appare subito chiaro che non sempre ad un motore con una più alta corrente di fase corrisponde ad un motore più veloce o più potente.

A frequenze basse, in questo caso, il più piccolo motore passo a passo presenta le migliori prestazioni di coppia. Queste caratteristiche devono essere ricordate sempre quando decidiamo di costruire una macchina di CNC quantomeno per evitare di buttare via denaro inutilmente.

Molti dei motori passo passo venduti, al giorno d'oggi, sono motori ibridi, motori cioe' che possono essere utilizzati sia in configurazione unipolare che bipolare sulla base del controller che si ha a disposizione. Mentre un motore a 6 fili puo' essere usato spesso in modo unipolare o bipolare, interessante e' l'uso della configurazione in serie o parallela per quanto riguarda i motori ad 8 fili.

connessione unipolareConfigurazione unipolare:

L'immagine mostra una connessione unipolare con un motore ad 8 fili (quelli a 6 fili, ovviamente, sono gia' internamente connessi).

Possono essere pilotati in questo modo da controllers per motori unipolari.

 

   
motore connessione parallela

Connessione bipolare parallela:

Una connessione bipolare in parallelo e' normalmente utilizzata per avere alta torcia ad alte velocita' quale risultato della minore induttanza ottenibile.

 

   
bipolare

Connessione bipolare in serie:

Questo genere di connessione e' utilizzato con controller bipolari. Genera una alta induttanza (e torcia) a basse velocita'. I terminali vengono collegati ponendo gli avvolgimenti in serie.

 

L'acquisto di un motore ibrido, pur se leggermente piu' caro, e' generalmente considerata una buona idea perche' in ogni momento sara' possibile cambiare la configurazione delle connessioni del motore in base al controller a disposizione ovvero per meglio adattarsi ai lavori da essere eseguiti sulla macchina cnc.

Non si dovra' dimenticare, pero', che a diversa configurazione si avranno diversi assorbimenti e sara', necessario che il controller utilizzato sia in grado di supportare (e sopportare) tali assorbimenti. Tali differenze sono sempre riportate nei datasheets del produttore del motore.

Solo a titolo di esempio si prendano in considerazione i valori riportati dal datasheet di un motore passo-passo ibrido (in questo caso un KL23H251):

 

 

 Tensione

Corrente

 Resistenza

 Torcia

 Unipolare

 4.32 

 2.4 A

1.8 

113 

 Bipolare (serie)

6.12

 1.7 A

3.6 

156 

 Bipolare (parallelo)

3.06

 3.4 A

0.9 

156 

 

... e stiamo parlando sempre dello stesso motore.

 

 

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