サーボモーターによる機構動的解析

[leonardo-037]

buongiorno,
ho una domanda da fare sulle analisi dinamiche in creo 2.0.
lavoro come progettista meccanico e ho il seguente problema:
in un sistema di leve vi sono una molla che funge da forza di input e un pannello fulcrato sul basso e che può ruotare di 90 gradi partendo dalla posizione verticale. la necessità è che il pannello in qualunque posizione compresa tra 90 e 0 gradi rispetto all’orizzontale rimanga in posizione di equilibrio. serve dunque uguagliare la curva del momento (sinusoidale) del pannello di massa m mediante la forza variabile di una molla che si comprime e il sistema di leve.
al fine di leggere la curva del momento generato dal sistema, facendo in modo che questa sia più prossima possibile allo zero per avere equilibrio, come è meglio settare la simulazione in creo? attualmente imposto un servomotore con velocità angolare costante di ampiezza 1 e leggo la reazione di connessione sullo stesso asse in cui è posizionato il servomotore. il mio unico dubbio è il seguente: impostante un moto di rotazione a velocità costante non va ad alterare le inerzie del sistema? io vorrei che ogni grado creo legga i valori di forze e momenti annullando le inerzie e quindi come se fosse un problema di tipo statico ma ad ogni step angolare.

ho provato a settare l'analisi con equilibrio di forze ma mi esce l'errore che il sistema non ha 0 gradi di libertà avendo lasciato la possibilità al pannello di ruotare.

spero che qualcuno di voi sappia aiutarmi nell’ ottimizzare il metodo di bilanciamento che uso attualmente.
grazie e buona giornata.

 

[320i S]

e' meglio che metti uno schema, solo descrittivo non si capisce cosa vuoi raggiungere.

 

[leonardo-037]

la domanda è semplice e a livello teorico / pratico. un qualsiasi schema sarebbe anche superfluo. la faccio semplicissima: ho un pannello di una certa altezza che ruota da 0 a 90 gradi rispetto all'orizzontale con il punto di rotazione in basso. come una porta da (forno o lavastoviglie per intenderci). per leggere il momento nella connessione dove il pannello ruota devo necessariamente definire un servomotore in creo altrimenti non riesco a ricavare il valore di momento in ogni istante. la domanda è semplicemente questa. il pannello ha una sua massa come qualsiasi altro componente e inserendo un servo motore vado a impostare in definitiva una legge di moto (in questo caso la velocità del servomotore di 1 deg/sec). essendo l'analisi di tipo dinamico la definizione di una velocità angolare va ad alterare le forze di inerzia del sistema? io vorrei una lettura statica del momento ma in ogni punto durante la rotazione considerando che vi ho messo una molla e altri componenti che bilanciano il momento e tengono la porta in equilibrio ad ogni posizione angolare. e' possibile farlo in creo?

 

[320i S]

in pratica devi verificare/dimensionare una molla a torsione, per contrastare la caduta di una porta infulcrata in basso?

 

[leonardo-037]

in pratica devi verificare/dimensionare una molla a torsione, per contrastare la caduta di una porta infulcrata in basso?

innanzi tutto grazie per il tempo che stai occupando nel rispondere al mio quesito.
in sostanza si devo trovare una molla che insieme ad un sistema di cinematismi mi bilanci il momento che si genera aprendo il pannello da tutto verticale a tutto orizzontale.
io lo faccio già impostando un servomotore all'interno di un'analisi dinamica e poi leggo il valore del momento nella connessione.

quello che a me interessa è avere in ogni punto il pannello bilanciato quindi momento sulla connessione pari a zero.
supponendo che io ci riesca già ad azzerarlo, ho cmq il dubbio sul fatto che impostando un moto rotatorio uniforme (perché ci ho messo il servomotore) e l'analisi è di tipo dinamico, ci sono delle inerzie che nella realtà non ci sono. nella realtà io prendo il pannello lo porto in una qualsiasi posizione tra 0 e 90 gradi, lo lascio e deve stare bilanciato. purtroppo non mi basta fare l'analisi in due o tre posizioni ma almeno ogni 5 gradi di apertura. vorrei evitare di fare 16 simulazioni statiche. ecco il problema.
spero questa volta di essere stato chiaro.

 

[welcome to the machine]

"devo trovare una molla che insieme ad un sistema di cinematismi mi bilanci il momento che si genera aprendo il pannello da tutto verticale a tutto orizzontale". quindi non una molla a torsione sul fulcro , ma un parallelogramma a braccio di leva variabile che azioni la molla in modo da compensare la non linearità del momento generato dalla forza peso? forse così ci riesci, ma con una molla in asse sic simpliciter non credo che si riesca a trovare l'equilibrio in tutte le posizioni, a meno di non aumentare l'inerzia del sistema con delle frizioni , ma la signora che deve aprire lo sportello si incazzerebbe...

 

[leonardo-037]

"devo trovare una molla che insieme ad un sistema di cinematismi mi bilanci il momento che si genera aprendo il pannello da tutto verticale a tutto orizzontale". quindi non una molla a torsione sul fulcro , ma un parallelogramma a braccio di leva variabile che azioni la molla in modo da compensare la non linearità del momento generato dalla forza peso? forse così ci riesci, ma con una molla in asse sic simpliciter non credo che si riesca a trovare l'equilibrio in tutte le posizioni, a meno di non aumentare l'inerzia del sistema con delle frizioni , ma la signora che deve aprire lo sportello si incazzerebbe...

forse non è chiaro il problema o non so spiegarmi io..... lasciate stare il problema della molla.... del come.... la mia domanda è:
se metto un servo motore per poter leggere la reazione di connessione del fulcro vado o no ad imporre un moto rotativo uniforme e quindi ad aggiungere inerzie che nella realtà non ci sono? io nella realtà metto il pannello ogni 5 gradi e deve rimanere lì. nel cad metto un servo per vedere i valori del momento (che per la cronaca ho già equilibrato). c'è un modo in creo per leggere il momento senza imporre al servo motore una velocità angolare e senza fare una simulazione ogni 5 gradi?
la mia è una richiesta sul programma non sul problema che ho descritto. l'ho descritto per meglio inquadrare da cosa è scaturito il mio dubbio.

grazie.

 

[320i S]

secondo me il tuo problema sta a monte, perchè stai facendo una analisi per avere risultati in statica, con un sistema di analisi dinamica.
provo a buttare li una soluzione un po' grezza: da quanto capisco te hai già messo in equilibrio il sistema in almeno un paio di punti (immagino portina completamente aperta) ed inserito una forza/momento di reazione per tenerla in equilibrio, prova a mettere la forza/momento di equilibrio con -5%, ti dovrebbe consentire di muovere il pannello ed avere la nuova "forza/momento di equilibrio ridotta" con la nuova posizione, a quel punto ti basta creare un parametro = forza/momento+5%

 

[leonardo-037]

secondo me il tuo problema sta a monte, perchè stai facendo una analisi per avere risultati in statica, con un sistema di analisi dinamica.
provo a buttare li una soluzione un po' grezza: da quanto capisco te hai già messo in equilibrio il sistema in almeno un paio di punti (immagino portina completamente aperta) ed inserito una forza/momento di reazione per tenerla in equilibrio, prova a mettere la forza/momento di equilibrio con -5%, ti dovrebbe consentire di muovere il pannello ed avere la nuova "forza/momento di equilibrio ridotta" con la nuova posizione, a quel punto ti basta creare un parametro = forza/momento+5%

si è anche una possibile soluzione.... al momento ho aggirato il problema così: definisco un servo motore con una velocità angolare estremamente bassa (così da avere un problema quasi statico ad ogni incremento annullando le inerzie). ovviamente per non far andare la simulazione troppo lenta avvio l'analisi sempre di tipo dinamico ma con una lettura ogni tot fotogrammi corrispondenti a 5 gradi la volta.

 

[Hope]

ciao leonardo,

si, è possibile farlo con creo mechanism. devi lanciare un'analisi di tipo "dinamica" e definire (e attivare nell'analisi) l'accelerazione di gravità ed eventuali attriti (tendina vicino a quella dei servomotori nel pannello della deifnizione analisi)

crei una "misura" sulla cerniera del tuo sportello e da li puoi ricavare le reazioni vincolari e momento resistente se hai definito l'attrito della cerniera.

alternativamente per il problema che stai cercando di risolvere io farei una analisi "force balance". si deifnisce nella stessa tendina dove hai selezionato l'analisi dinamica.

 

[leonardo-037]

ciao leonardo,

si, è possibile farlo con creo mechanism. devi lanciare un'analisi di tipo "dinamica" e definire (e attivare nell'analisi) l'accelerazione di gravità ed eventuali attriti (tendina vicino a quella dei servomotori nel pannello della deifnizione analisi)

crei una "misura" sulla cerniera del tuo sportello e da li puoi ricavare le reazioni vincolari e momento resistente se hai definito l'attrito della cerniera.

alternativamente per il problema che stai cercando di risolvere io farei una analisi "force balance". si deifnisce nella stessa tendina dove hai selezionato l'analisi dinamica.

ciao e grazie per la risposta.

come scritto qualche messaggio sopra l'analisi "force balance" non la posso fare in quanto il sistema ha un grado di libertà. dovrei fermare la porta ogni 5 gradi e fare un'analisi. questo ogni volta che faccio una modifica. capisci il disagio che ne verrebbe fuori. nel momento in cui vado a fare la lettura della misura mi esce la curva del momento bilanciato. e fin qui siamo tutti contenti ma, il mio dubbio è che il momento letto dal cad e quindi quello che io vado a bilanciare di volta in volta sia affetto da un momento addizionale dovuto alla dinamica della porta che ha una massa spropositata rispetto a tutto il sistema. capisci e convieni con me che una massa in movimento, perché vi è un servomotore che attualmente fa 1 deg/sec, genera momento inerziale dovuto alla velocità inerziale del sistema.
in creo è possibile spostare un componente dotato di massa in più punti e ricavare reazioni e momenti di tipo statico?
a parere mio le strade sono due:
- una come detto prima di settare un motore che si muova lentissimo ( a quel punto il sistema non ha inerzia)
-oppure settare il motore come posizione e non come velocità. questa opzione però fa fallire l'analisi in partenza e non capisco il perchè.

grazie

 

[Hope]

in creo è possibile spostare un componente dotato di massa in più punti e ricavare reazioni e momenti di tipo statico?

si, è possibile.

1) crei due misure, la reazione sulla cerniera e la posizione angolare (in creo mechanism)

2) fai girare l'analisi

3) torni in creo ed importi i risultati ottenuti (è tutto parametrico e collegato all'analisi mbd)

4) entri nella sensitivity analysis e tracci il grafico momento-angolo sportello.

ogni che fai una modifica vedi il grafico aggiornato. non c'è necessità di variare nulla "a mano".

questo dal punto di vista del software.

per quanto riguarda il tipo di analisi, se l'inerzia del tuo sportello è considerevole, devi passare ad una analisi dinamica (senza servomotori).

 

[leonardo-037]

si, è possibile.

1) crei due misure, la reazione sulla cerniera e la posizione angolare (in creo mechanism)

2) fai girare l'analisi

3) torni in creo ed importi i risultati ottenuti (è tutto parametrico e collegato all'analisi mbd)

4) entri nella sensitivity analysis e tracci il grafico momento-angolo sportello.

ogni che fai una modifica vedi il grafico aggiornato. non c'è necessità di variare nulla "a mano".

questo dal punto di vista del software.

per quanto riguarda il tipo di analisi, se l'inerzia del tuo sportello è considerevole, devi passare ad una analisi dinamica (senza servomotori).

posso risponderti precisamente solo lunedì prossimo ma sono abbastanza sicuro che il tuo suggerimento non sia efficace. per visualizzare la curva del momento attualmente ho fatto esattamente quello che hai detto tu. analisi di tipo dinamica con servomotore e lettura del grafico in ogni punto plottando la curva torque_vs_angle dove torque ed angle sono due misure che mi sono creato. rimane il problema che il servomotre l'ho settato con velocità di 1 deg/sec quindi imponendo una rotazione a vcostante. al fine di avere una curva torque_vs_angle non influenzata dall'inerzia del sistema non posso fare come tu mi hai detto per due semplici ragioni:
1- se tolgo il servo motore, il pannello è libero di cascare o tornare su (se la molla è rispettivamente sottodimensionata o sovradimensionata). in qualunque dei due casi avrei un moto accelerato poichè una tra forza elastica e forza peso sovrasta l'altra.
2- se tolgo il servomotore la lettura della reazione di connessione viene meno (ottengo una serie di punti tutti prossimi allo zero a prescindere dal fatto che il sistema sia in equilibrio o meno). di questo posso darti certezza perché ho provato più volte,ma solo lunedì posso darti riscontro con un'immagine.

in definitiva l'unico modo per annullare il momento assiale causato dall'inerzia è annullare la velocità angolare ossia prendere il pannello metterlo in una posizione e calcolare la reazione. incrementare di 5 gradi la volta e ripetere il processo cosa dispendiosissima da fare.

 

[Hope]

se riesci a trovare il valore della misura che vuoi (qualsiasi essa sia) per un angolo specifico lo puoi fare in automatico per tutti gli altri angoli.

puoi confermarmi che per importare il/i parametri da plottare stai utilizzando il pannello in immagine?

 

[Hope]

come scritto qualche messaggio sopra l'analisi "force balance" non la posso fare in quanto il sistema ha un grado di libertà

non è vero. puoi farla attivando il loadcell lock (come da immagine). questa funzione serve proprio per trovare il valore della forza che equilibra il sistema.

1- se tolgo il servo motore, il pannello è libero di cascare o tornare su (se la molla è rispettivamente sottodimensionata o sovradimensionata). in qualunque dei due casi avrei un moto accelerato poichè una tra forza elastica e forza peso sovrasta l'altra

questo perchè stai facendo un'analisi senza attriti/smorzamenti il che non è realistico. se li introduci e fai girare l'analisi vedrai che il sistema si smorza e mechanism ti restituisce i risultati giusti.

capisci e convieni con me che una massa in movimento, perché vi è un servomotore che attualmente fa 1 deg/sec, genera momento inerziale dovuto alla velocità inerziale del sistema.

se proprio vuoi utilizzare il servomotore, dai densità zero ai componenti ed inserisci le forze peso sui loro centri geometrici. questa è chiaramente una forzatura (scusate il gioco di parole) e potrei dirti se è efficace solo vendendo il meccanismo che stai analizzando.