Festo MTRE-ST User Manual [en, de, es, fr, it]

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Schrittmotor mit integriertem Controller Stepping motor with integrated controller MTRE−ST42−48S−..

(de) Bedienungs− anleitung

(en) Operating instructions

(es) Instrucciones de utilización

(fr) Notice d’utilisation

(it) Istruzione per l’uso

(sv) Bruksanvisning

693 430 0503b

MTRE−ST42−48S−..

Es bedeuten/Symbols/Símbolos/ Symboles/Simboli/Teckenförklaring:

Warnung Warning, Caution Atención Avertissement Avvertenza Varning

Hinweis Please note Por favor, observar Note Nota Notera

Umwelt Antipollution Reciclaje Recyclage Riciclaggio Återvinning

Zubehör Accessories Accesorios Accessoires Accessori Tillbehör

Einbau und Inbetriebnahme nur von qualifi ziertem Fachpersonal, gemäß Bedienungs anleitung.

Fitting and commissioning to be carried out by qualified personnel only in accordance with the operating instructions.

El montaje y la puesta en funcionamiento, debe ser realizado exclusivamente por personal cualificado y siguiendo las instrucciones de utilización.

Montage et mise en service uniquement par du personnel agréé, conformément aux instructions d’utilisation.

Montaggio e messa in funzione devono essere effettuati da personale specializzato ed autorizzato in confomità alle istruzioni per l’uso.

Montering och idrifttagning får endast utföras av auktoriserad fackkunnig personal i enlighet med denna bruksanvisning.

Deutsch 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

English 25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Español 47. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Français 69. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Italiano 91. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Svenska 115. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b

MTRE−ST42−48S−..

lSchrittmotor mit integriertem Controller

Typ MTRE−ST42−48S−..Deutsch

1 Bedienteile und Anschlüsse

Zentrierbund

2 Motorwelle

3 Befestigungsbohrungen

Bild1

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Deutsch

4 D−Sub Stecker

5 DIL−Schalter−Leiste (verdeckt liegend)

6 Motor mit integriertem Controller

MTRE−ST42−48S−..

2 Funktion und Anwendung

Die Schrittmotoren MTRE−ST42−48S−AA und −AB, im Weiteren MTRE−ST−... genannt (Motor Electronic Stepper), dienen zum Einsatz im Industriebereich an Spindel−

und Zahnriemenachsen der Baureihe DGE−... .

Zusatzfunktionen

A keine Zusatzfunktion

G Getriebe

B Bremse

Bild2

MTR−..−..−...−AB

3 Transport und Lagerung

S Berücksichtigen Sie das Gewicht des

MTRE−ST−... .

Je nach Ausführung wiegt der MTRE−ST−... etwa 1/2 kg.

Bild3

S Sorgen Sie für Lagerbedingungen wie folgt:

Kurze Lagerzeiten und kühle, trockene, schattige, korrosionsgeschützte Lage rorte.

4 Voraussetzungen für den Produkteinsatz

Hinweis

Durch unsachgemäße Handhabung entstehen Fehlfunktionen. S Stellen Sie sicher, dass die Punkte dieses Kapitels stets eingehalten werden.

Dies macht das Produktverhalten ordnungsgemäß und sicher.

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MTRE−ST42−48S−..

S Vergleichen Sie die Grenzwerte in dieser Bedienungsanleitung mit Ihrem ak

tuellen Einsatzfall (z.B. Drücke, Kräfte, Momente, Massen, Geschwindigkeiten, Temperaturen).

Nur die Einhaltung der Belastungsgrenzen ermöglicht es, den MTRE−ST−... gemäß der einschlägigen Sicherheitsrichtlinien zu betreiben.

S Sorgen Sie dafür, dass die Vorschriften für Ihren Einsatzort eingehalten werden

z.B. von Berufsgenossenschaft oder nationalen Institutionen.

S Entfernen Sie die Verpackungen mit Ausnahme der Abdeckkappe des elektri

schen Anschlusses. Die Verpackungen sind vorgesehen für eine Verwertung auf stofflicher Basis

(Ausnahme: Ölpapier = Restmüll).

S Berücksichtigen Sie die Umweltbedingungen vor Ort. S Verwenden Sie den MTRE−ST−... im Originalzustand ohne jegliche eigenmäch

tige Veränderung.

S Der MTRE−ST−... darf nur im stationären industriellen und gewerblichen Einsatz

betrieben werden. Die elektromagnetische Störsicherheit der Leis− tungselektronik ist nicht ausgelegt zum Betrieb in mobilen Anlagen, in Haus halten oder Betrieben, die direkt an das Niederspannungsnetz angeschlossen sind.

S Der MTRE−ST−... muss in sicherer Arbeitsumgebung betrieben werden. Für den

Betrieb in Anlagen sind geeignete NOT−AUS−Abschaltungen vorzusehen.

5 Systemübersicht

Allgemeines zu Schrittmotorsystemen

Beschreibung

Schrittmotoren sind eine Sonderbauform des Synchronmotors, die durch Stromim pulse aus einem dafür notwendigen Steuergerät angesteuert werden. Dabei ent spricht ein Impuls immer dem gleichen Drehwinkel. Das erlaubt eine Positionie rung ohne Rückmeldung. Schrittmotoren finden auf Grund ihrer ’digitalen’ Drehbewegung Anwendung als Schaltwerk und in der Positioniertechnik. Dabei ist zu beachten, dass die Steue

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rung keinerlei Rückmeldung darüber erhält, ob der Motor seinen Schritt auch tat sächlich ausgeführt hat.

Genauigkeit und Auflösung

Der Schrittwinkel ist bauformbedingt und beträgt bei den 2−strängigen Festo Schrittmotoren 1,8° (±5 %) bei Vollschritt. Ein Einzelschritt entsteht, wenn die bei den Spulen im Wechsel voll bestromt werden. Dabei führt der Schrittmotor bei jedem Bestromungswechsel der Spulen einen Schritt von 1,8° aus. Es ist aber auch möglich die beiden Spulen gleichzeitig mit unterschiedlichen Stromanteilen zu bestromen. Je nach Anteil des Stromes entstehen dabei Halb−, Viertel−, Fünftel−, Achtel− oder Zehntelschritt. Dadurch lässt sich die maximale Auf lösung der Positionen, die ein Schrittmotor anfahren kann, wesentlich verfeinern.

Der kleinste inkrementelle Weg (Auflösung) an einer Positionierachse wird be stimmt durch den Schrittwinkel des Motors (Anzahl der Schritte pro Umdrehung) und der Vorschubkonstante der Positionierachse (bestimmt durch den Durchmes ser des Antriebsritzels bzw. der Steigung der Spindel).

Dies lässt sich wie folgt berechnen:

AnzahlderSchritteproUmdrehung +

SchrittwinkeldesMotors

360°

Auflöung +

Vorschubkonst.derAchse @ Getriebeüersetzung

SchritteńUmdrehung

Beispiel

Schrittwinkel des Motors: 0,9° (±5 %), bei Halbschritt Vorschubkonstante der Positionierachse: 120 mm/Umdrehung Getriebübersetzung: 1/4 ( Untersetzung i = 4 )

Beim oben genannten Beispiel ergibt sich eine Auflösung von 0,075 mm pro Schritt.

Alle Positionen, die mit dieser Motor− Getriebe− Achskombination angefahren wer den können, sind durch 0,075 teilbar. Fährt man hingegen mit Viertelschritt, so beträgt die Auflösung 0,0375 mm bei Zehntelschritt wäre sogar eine Auflösung von 0,00375 mm pro Schritt möglich. Achsspiel, Verdrehspiel etwaiger Getriebe und die Toleranz des Schrittmotors selbst, sind hierbei noch einzurechnen. Dabei ist die Toleranz des Schrittmotors immer als Absolutwert vom Vollschritt zu berücksichtigen.

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MTRE−ST42−48S−..

Dies ist zu beachten, wenn man sehr genaue Positionieraufträge ausführen möchte.

Grundsätzliches

Bei aller Einfachheit der Schrittmotoren sei nicht unerwähnt, dass es sich hierbei nicht um eine Regelung handelt. Die Steuerung erhält keinerlei Rückmeldung dar über, ob der Motor den Schritt auch tatsächlich ausgeführt hat. Dadurch ist es äußerst wichtig die Dimensionierung des Motors anhand seiner Drehzahl−Drehmomentkennlinie vorzunehmen. Man stellt dabei sicher, dass die angelegte Last vom Motor auch tatsächlich mit der vorgegebenen Beschleunigung und Geschwindigkeit beweget werden kann. Verliert der Motor einen Schritt, d.h. war die angelegte Last größer, als die Kraft, die der Motor abgeben kann, so befindet sich das zu positionierend Teil nicht mehr in gewünschter Position. Es können also Fehler auftreten, die im Gesamtsystem überwacht werden müssen, beispielsweise durch Endschalter.

Start− Stop Frequenz

Eine weitere wichtige Größe bei der Verwendung von Schrittmotoren ist die soge nannte Start−Stop Frequenz. Es ist die Frequenz bzw. die Drehzahl, mit welcher der Schrittmotor beim zu leistenden Drehmoment sicher, d.h. ohne Schrittverlust an laufen und auch wieder anhalten kann.

Schrittverluste können beim Verzögern (Anhalten) genauso wie beim Beschleuni gen auftreten!

Resonanzfrequenzen

Durch die Einprägung eines festen Stromes für das maximale Haltemoment eines Schrittmotors kann dieser zum Schwingen neigen. Da der Schrittmotor ein Syn chronmotor ist, folgt er dem angelegten Feld in sehr engen Grenzen. Ist dabei keine Last angelegt, so schwingt der Rotor wegen des sehr niedrigen Trägheitsmo ments über den anvisierten Schritt hinaus. Erfolgt die Erregung des nächsten Steps zu einer ungünstigen Zeit, so fällt das System in Resonanz.

Mit folgenden Möglichkeiten lassen sich solche Resonanzerscheinungen mindern:  Man versucht in der Praxis die Start−Stop Frequenz in

einen höheren Bereich (ca. 200 Hz und höher) zu legen, da Schrittmotoren in den niederen Frequenzbereichen mehrere Resonanzfrequenzen besitzen.

 Man kann dem durch erhöhen der Start−Stop Frequenz oder durch niedrigeren

Strangstrom begegnen.

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MTRE−ST42−48S−..

 Ein Umschalten von Voll− auf Halb− bzw. Viertelschrittbetrieb kann hier auch

Es ist hilfreich den Motor immer mit seiner Nennlast zu betreiben. Sollte das

Strangstrom

Als Strangstrom bezeichnet man den Strom, der durch einen Wicklungsstrang fließt. Beim maximalen Strangstrom besitzt der Schrittmotor sein max. Haltemo ment. Der Strangstrom sollte der Last angepasst werden. D.h. es ist nicht immer sinnvoll den maximalen Strangstrom des Motors einzustellen. Wird der Motor ohne Last oder mit niedrigerem Moment als seinem Nennmoment belastet, so kann er auch Schritte zu viel ausführen oder in Resonanz fallen (siehe oben), was einem Schrittverlust gleichzustellen ist. Der eingestellte Strangstrom fließt zu jeder Zeit durch die jeweils aktive Spulen des Motors, auch wenn dieser steht. Das hat zum einen den Vorteil, dass der Motor ein gewisses Rastmoment besitzt, er kann im Stillstand mit seinem Haltemoment belastet werden, zum andern wird der Motor auch im Stillstand erwärmt. Wenn dieses Haltemoment im Stillstand nicht benötigt wird, ist es sinnvoll den Strang strom im Stillstand des Motors zu reduzieren. Der Festo Schrittmotorcontroller SEC−ST−48−6−P01 bietet diese Option.

Beachtet man diese Eigenschaften der Schrittmotoren, so erhält man damit eine günstige Variante der Positionierung mit ausreichender Genauigkeit.

Abhilfe schaffen.

nicht möglich sein, so sollte der Strangstrom reduziert werden.

Vorgehensweise zur richtigen Einstellung des Schrittmotors

Ermitteln der möglichen Drehzahl bei bekannter Last

Kennt man das Drehmoment mit dem der Antrieb belastet ist, so kann man die mögliche Drehzahl aus der Drehzahl−Drehmoment−Kennlinie ermitteln. (siehe Kap. Kennlinien) Dabei sollten man beachten, dass der nutzbare Bereich der Drehzahl oberhalb des Drehzahl bei ca. 80 % des maximalen Moments liegt. Darüber ist der Drehmoment verlust des Motors so groß, dass die Gefahr steigt, Schritte zu verlieren.

Beim Vollschrittbetrieb ist verstärkt mit Resonanzerscheinungen zu rechnen. Da diese immer systemabhängig sind kann nicht immer genau bestimmt werden, wo diese auftreten. Hier ist es notwendig zu testen. Allgemein ist es vorteilhaft mit Halbschritt zu fahren, um Resonanzen zu vermin dern. Wenn ohne Last gefahren wird, so sollte der Strom reduziert werden. Ein zu

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hoch eingestellter Strom kann ebenfalls Resonanzen und damit Schrittverlust her vorrufen.

Beispiel

Bild4: obere Kurve S1 − Vollschritt / untere Kurve S2 − Halbschritt M = Moment, n = Drehzahl

Aus der Kennlinie kann nun ermittelt werden, welche Maximalgeschwindigkeit bei Voll− oder Halbschritt in Abhängigkeit des angelegten Drehmoments gefahren wer den kann (Am Beispiel ca. 1100 U/min bei Halbschritt).

Ermitteln der Start− Stop Frequenz

Es ist vorteilhaft, die Start− Stopp− Frequenz so hoch wie noch möglich einzustel len, da speziell im niedrigen Frequenzbereich Resonanzen auftreten können, die zu Schrittverlusten führen. Die Start− Stop− Frequenz wird so lange erhöht, bis der Antrieb beim Losfahren Schritte verliert. Anschließend reduziert man die Start− Stop− Frequenz wieder um gut 20% um sicher zu sein, dass beim Beschleunigen keine Schritte verloren ge hen. Ein Startwert von 400Hz bei kleinen Antrieben und ca. 200Hz bei großen An trieben kann angenommen werden.

Wie können Resonanzerscheinungen unterdrückt werden ? Tips und Tricks!

S Halbschritt statt Vollschritt.

Halbschritt ist dabei besser als Vollschritt. Der 2−Phasen Schrittmotor zeigt bei Halbschritt generell gute Laufeigenschaften.

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MTRE−ST42−48S−..

S Phasenstrom niedriger einstellen (auf den wirklich benötigten Wert).

S Betriebsfrequenzen ungleich Resonanzfrequenzen.Oft liegt die Betriebsfre

S Die Beschleunigungsrampen steiler machen.

S Erhöhung der Reibung (Notlösung)

Schrittmotor MTRE−ST−...

Der Schrittmotor MTRE−ST−... dient zum Antrieb von Spindel− und Zahnriemen−

achsen der Baureihe DGE−... .

Über digitale Eingänge können Richtung, sowie Schritt ausgeführt werden. Der Motor MTRE−ST42−48S−AB verfügt zusätzlich über eine Bremse.

Leistungsmerkmale:  Bipolar−Chopper−Treiber  Eingangsspannung von 24 VDC bis 48 VDC

 Phasenstrom bis 1,2 A in 8 Stufen einstellbar  Automatische Stromabsenkung auf 30%  Voll−, Halb−, Viertel−, Fünftel−, Achtel−, und Zehntelschritt möglich

 Schrittfrequenz max. 40 kHz  Schutzfunktion gegen Übertemperatur und Kurzschluss

Das verringert zwar die Steifigkeit, aber auch die Schwingneigung des Sy stems.

quenz in der Nähe der Resonanzfrequenz oder einem Vielfachen davon. Ge ringe Abweichungen von der kritischen" Schrittfrequenz zeigen meist gute Resultate.

Dadurch wird der Schrittmotor schnell durch kritische Bereiche gezogen und neigt nicht so schell zum Schwingen.

Reibung wirkt dämpfend auf das Gesamtsystem, Nutzdrehmoment geht aber dabei verloren.

Controllerteil

Die Kommunikation mit übergeordneten Steuerungen, z.B. speicherprogrammier baren Steuerungen (SPS), findet über Ein− und Ausgänge statt. Die Eingänge sind vollständig galvanisch getrennt ausgeführt. Es besteht die Möglichkeit diese mit 5 V oder 24 V anzusteuern. (siehe Abschnitt Benutzerschnitt stellen).

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Leistungsendstufe

Die integrierte Leistungsendstufe ist in der Lage bis 1,2 A Strangstrom zu steuern. Der Strangstrom wird über Dipschalter eingestellt. (siehe Abschnitt Eingang Direction).

Interne Überwachung

Die Endstufe besitzt eine Übertemperaturabschaltung, sowie eine Überwachung bei Kurzschluss der Motorstränge untereinander oder gegen GND.

Benutzerschnittstellen

Eingang Direction

Über den Eingang Direction wird die Drehrichtung des Motors bestimmt.

Ext. Steuerung

(Z.B. SPC200)

+24V Pegel

+5V Pegel

Dir+24

Dir+5

Dir−

MTRE−ST42−

...

Bild5

Warnung

Als Signalpegel können +24 V oder +5 V verwendet werden. Bitte beachten Sie die Ausgangspegel Ihrer Steuerung!

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Optokoppler bestromt = Richtung +

MTRE−ST42−48S−..

Eingang Clock

Über den Eingang Clock führt der Motor einen Schritt aus.

Ext. Steuerung

Fallende Flanke = ein Schritt

Bild6

Warnung

Als Signalpegel können +24 V oder +5 V verwendet werden. Bitte beachten Sie die Ausgangspegel Ihrer Steuerung.

(Z.B. SPC200)

Clk+24

Clk+5

Clk−

MTRE−ST42−...

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MTRE−ST42−48S−..

Einstellungen

Der Stepmodus

Der Stepmode kann vom Anwender mittels Dip−Schalter 1, 2 und 3 eingestellt werden. Dazu ist es notwendig, den hinteren Deckel des Motors zu öffnen. Der Motor ist bei der Auslieferung auf Vollschritt eingestellt. Erfolgt die Ansteuerung über eine SPS von Festo (SPC200), so werden nur Voll− und Halbschritt unterstützt.

Hinweis

Bei Verwendung von Halb−, Viertel−, Fünf tel−, Achtel− oder Zehntelschritt ergeben sich andere Verfahrwege!

Die Stromeinstellung

Die Einstellung wird mit den Dip−Schaltern 4, 5 und 6 vorgenommen.

6 5 4 3 2 1

Schrittweiten:

Bild7

Hinweis

S Stellen Sie nur den tatsächlich benötig

ten Strom ein. Der Motor darf bei max. Last keinen Schritt verlieren. Ein zu hoch eingestellter Strom wirkt sich negativ auf das Laufgeräusch aus und erwärmt den Motor unnötig.

Die Stromreduzierung I−Red

Um die thermische Belastung des Motors im Stillstand zu reduzieren, wird der Phasenstrom nach einer Taktpause von 80 ms automatisch um 70 % abgesenkt.

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Bild8

MTRE−ST42−48S−..

Warnung

Reduzierte Haltemomente bei reduziertem Phasenstrom verursachen unter Umständen ein Durchrutschen senkrecht eingebauter Achsen.

Beachten sie diese nicht abschaltbare Stromabsenkung bei Ihrer Applikation.

6 Montage

Abmessungen des MTRE−ST42

siehe nächste Seite

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MTRE−ST42−48S−..

RAL 9006 Pulverbeschichtet

Bild9: Maße in ( ) für MTRE−...−AB (mit Bremse)

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Stromversorgung des SEC−ST

Für Nennleistungen im Auslegungsbereich ist ein Netzteil 48 VDC (z.B. SVG−SEC−48−6) erforderlich. Der MTRE−ST kann auch an 24 VDC betrieben werden. Einbußen in der Dynamik sind hierbei in Kauf zu nehmen.

Warnung

An der Versorgung muss ein Ladekondensator von mindestens 2200 F/63 V angeschlossen sein, um ein Überschreiten der zulässigen Spannung zu vermeiden.

Beachten Sie, dass ein Vertauschen der Anschlüsse zur Zerstörung des Gerätes führen kann.

7 Installation

Material/Hersteller

Vorsicht

Verwenden Sie zur Verkabelung des Systems ausschließlich die im Folgenden aufgeführten Kabel. Nur dann ist die ordnungsgemäße Funktion des Systems sichergestellt.

Vorsicht

Fehlerhaft konfektionierte Kabel können die Elektronik zerstören und unvorher gesehene Bewegungen des Läufers auslösen. Testen Sie jedes konfektionierte Kabel nach der Anleitung zur Kabelmontage. Stellen Sie sicher, dass die Kabel richtig verdrahtet sind und dass die Stecker mit Zugentlastung montiert sind.

Wir empfehlen folgende Festo−Kabel für die Verbindung mit unseren elektrischen Positioniersystemen:

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MTRE−ST42−48S−..

Kabel Bezeichnung

KMTRE−ST42−5 Motorkabel 5 m

KMTRE−ST42−10 Motorkabel 10 m

KMTRE−ST42−x Motorkabel x m (bis 10 m)

Steckverbinder und deren Pinbelegungen

Pin Nr.

Funktion MTRE− ST42−48S−A A

1 +24...48 VDC +24...48 VDC

2 Dir (Richtung)

+5V

Funktion MTRE− ST42−48S−AB

Dir (Richtung) +5V

Bild10

Pin Nr. Funktion MTRE−ST42−48S−A A Funktion MTRE−ST42−48S−AB

3 Clk (Takt) +5 V Clk (Takt) +5 V

4 Clk (Takt) +24 V Clk (Takt) +24 V

5 GND GND und Bremse 

6 Dir (Richtung)  Dir (Richtung) 

7 Dir (Richtung) +24 V Dir (Richtung) +24 V

8 Clk (Takt)  Clk (Takt) 

9 NC Bremse +24 V

Verbindungskabel anschließen

Hinweis

Der Anschluss an das Stromnetz und die Montage von Netzschalter, Transfor− mator, Sicherungseinrichtung und Netzfiltern darf nur von einer Elektro−Fach kraft ausgeführt werden.

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MTRE−ST42−48S−..

Vorsicht

S Schließen Sie keine Kabel an die Elektronik an und trennen Sie keine Kabel

S Messen Sie vor der Installation unbedingt alle Kabel noch einmal durch, da es

S Stellen Sie sicher, dass die Kabel mit einer Zugentlastung versehen sind. Bei

ab, solange die Anlage an der Spannungsversorgung angeschlossen ist. Die Elektronik von Leistungsansteuerung und Motor kann sonst zerstört werden.

bei falscher Anschlussbelegung zu schwerwiegenden Funktionsstörungen kommen kann.

Ausleger− und Mehrachsbetrieb müssen mechanisch beanspruchte Kabel in einer Schleppkette verlegt werden.

Bild11

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Deutsch

MTRE−ST42−48S−..

AnschlussübersichtSEC−ST−Gesamtsystem

Ein SEC−ST−Gesamtsystem ist in Bild 9 auf der vorigen Seite dargestellt. Für den Betrieb des SEC−ST werden folgende Komponenten benötigt:

 Netzgerät 24...48 VDC (z.B. SVG−ST−48−6)  Motor (MTRE−ST...)  Kabel zur Steuerung (KSPC−SECST−1,5)

 Steuerung (SPS z.B. SPC200 mit Schrittmotorkarte SPC200−SMX−1)

MTRE−ST an Stromversorgung anschließen

1. Stellen Sie sicher, dass die Stromversorgung ausgeschaltet ist.

2. Versorgungsleitungen an Versorgungsspannung anklemmen. (Bei Kabel KMTRE−ST42... grau GND, weiß +24 V).

3. Bei MTRE−ST42−48S−AB die Bremsleitung +24 V anschließen.

4. Steckverbinder D−Sub an Motor anstecken und Schrauben anziehen.

Vorsicht

Stellen Sie sicher, dass vor dem Betrieb des Motors die Bremse durch Anlegen von +24 VDC geöffnet ist.

MTRE−ST an Steuerung (SPC200) anschließen

1. Stellen Sie sicher, dass die Stromversorgung ausgeschaltet ist.

2. Steckverbinder D−Sub 15−polig in Schrittmotorensteuerkarte der SPC200 einstecken.

3. Masseband des Kabels an Erdungsklemme PE anschließen.

PE−Schutzleiter und Schirmanschlüsse

Anschlusshinweise

Der Schirm des Motorkabels wird an den zentralen PE−Anschlusspunkt geführt. Der netzseitige PE−Anschluss wird ebenfalls auf diesen Sternpunkt geführt. Bei größeren Längen müssen gesonderte EMV−Schutzmaßnahmen beachtet werden.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Deutsch

MTRE−ST42−48S−..

Warnung

Alle PE−Schutzleiter müssen aus Sicherheitsgründen unbedingt vor der Inbetriebnahme angeschlossen werden.

Der netzseitige PE−Anschluss wird an den zentralen PE−Anschlusspunkt des SEC−ST geführt

Achten Sie auf möglichst großflächige Erdverbindungen zwischen Geräten und Montageplatte, um die HF−Störungen gut abzuleiten.

Galvanische Trennungen

Bei der Konzeption des MTRE−ST wurde besonders Wert auf hohe Störfestigkeit gelegt. Aus diesem Grund sind einzelne Funktionsblöcke galvanisch getrennt aus geführt. Die Signalübertragung innerhalb des MTRE−ST erfolgt über Optokoppler.

Maßnahmen zur Einhaltung von EMV−Richtlinien

Die Motoren MTRE−ST erfüllen bei geeignetem Einbau und geeigneter Verdrahtung aller Anschlussleitungen mit FESTO−Kabeln die Bestimmungen der entsprechenden Fachgrundnormen DIN EN 61000−6−4 (Störaussendung) und DIN EN 61000−6−2 (Störfestigkeit).

Die Störabstrahlung und Störfestigkeit eines Gerätes ist immer von der Gesamt konzeption des Antriebs, der aus folgenden Komponenten besteht, abhängig:

 Spannungsversorgung  Motor  Elektromechanik  Ausführung und Art der Verdrahtung

 Übergeordnete Steuerung

S Stellen Sie sicher, dass alle Einzelkomponenten die EMV−Richtlinien erfüllen. S Verwenden Sie nur original Festo−Produkte.

Dadurch ist gewährleistet, dass das Gesamtkonzept Ihres Antriebs die EMV−Richtlinien erfüllt.

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MTRE−ST42−48S−..

8 Inbetriebnahme

Inbetriebnahme des MTRE−ST

S Stellen Sie den Strangstrom gemäß Abschnitt Die Stromeinstellung" ein.

S Stellen Sie den gewünschten Schrittwinkel gemäß Abschnitt Der Stepmodus"

ein.

S Prüfen Sie, ob der eingestellte Schrittwinkel von Ihrer Positioniersteuerung

berücksichtigt wird. (Siehe auch Beschreibung Schrittmotor−Indexer− Baugruppe für SPC200)

Nachdem alle Anschlüsse ausgeführt wurden, siehe Kapitel 7, kann die Stromver sorgung eingeschaltet werden. Der angeschlossene Motor kann hierbei eventuell einen Schritt ausführen. Aus diesem Grund ist es empfehlenswert den Motor, von der Last abgekoppelt, einem Probelauf zu unterziehen.

Vorsicht

Stellen Sie sicher, dass vor dem Betrieb des Motors die Bremse durch Anlegen von +24 VDC geöffnet ist.

Hinweis

Alle Einstellungen, die Sie am MTRE−ST vornehmen, werden erst nach Aus− und Wiedereinschalten aktiv.

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MTRE−ST42−48S−..

9 Diagnose und Fehlerbehebung

Störung Ursache Möglichkeiten

Motor führt keinen Schritt aus

Motor verliert Schritte

Motorleitung defekt Motorleitung prüfen

Bremse nicht aktiviert Bremse durch Anlegen von

Versorgungsspannung liegt unter 21 VDC oder über 51 VDC

Motor kann gefordertes Moment nicht abgeben

Zu hohe Frequenz. Frequenz verringern (Steuerung)

10 T echnische Daten

Motor−Typ MTRE−ST42−48S−A A MTRE−ST42−48S−AB

Nennspannung 24 ... 48 V DC +5/−10 %

Stromeinstellung 0,3 ... 1,2 A (0,2 A−Schritte)

Haltemoment M 0,34 Nm

Schrittwinkel ö 1,8° ±5 %

Antriebsträgheitsmoment J 0,068 kg cm

Haltemoment der Bremse M  0,4 Nm

24VDC öffnen

Versorgungsspannung messen

Motorkennlinie prüfen, welches Moment abgegeben werden kann

0,07 kg cm

Leistung der Bremse P  6 W

Spannung der Bremse V  24 V

Wellenbelastung radial N 18 N 18 N

Wellenbelastung axial N 7 N 7 N

Produktgewicht m 0,45 kg 0,55 kg

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Deutsch

MTRE−ST42−48S−..

Motor−Typ MTRE−ST42−48S−ABMTRE−ST42−48S−A A

Integrierter Controller Ja

Stromabsenkung 70 %

Schritteinstellung Voll, 1/2, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10

I/O−Signale Takt (Clk) 5 V oder 24 V

Richtung (Dir) 5 V oder 24 V

Umgebungstemperatur 0 ... +50 °C

Lagertemperatur − 25 ... +60 °C

Relative Luftfeuchtigkeit

45 ... 80 %

(nicht kondensierend)

Schutzart IP54

Zulassung und Normen EMV−Richtlinien:

DIN EN 61000−6−4 Störaussendung (Industrie)1) DIN EN 61000−6−2 Störfestigkeit (Industrie) Niederspannungsrichtlinien: DIN VDE 0113 (IEC/DIN EN 60204−1) Maschinenrichtlinien: EN 60034 Teil 1 und 5

Die Komponente ist vorgesehen für den Einsatz im Industriebereich.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Deutsch

MTRE−ST42−48S−..

11 Kennlinien

Bei Nennspannung 24 V

M [Nm]

n [1/min]

Bei Nennspannung 48 V

M [Nm]

1 Vollschritt 2 Halbschritt

Bild12: (z. B. Bild 1. Kap. Systemübersicht).

n [1/min]

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MTRE−ST42−48S−..

Stepping motor with integrated controller type MTRE−ST42−48S−..Deutsch

1 Operating parts and connections

Centring collar

2 Motor shaft

3 Fastening holes

Fig.1

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

4 Sub−D plug

5 DIL switch strip (not visible)

6 Motor with integrated controller

MTRE−ST42−48S−..

2 Method of operation and use

Stepping motors MTRE−ST42−48S−AA and −AB, referred to here as MTRE−ST−.. (motor electronic stepper) have been designed for use in industry with spindle and

toothed belt axes of series DGE−... .

Additional funktion

A No additional funktion

G Gear

B Brake

Fig.2

MTR−..−..−...−AB

3 Transport and storage

S Take the weight of the MTRE−ST−... into

consideration. Depending on the design, the MTRE−ST−...

weighs more than 0.5 kg.

S Ensure that the product is stored as follows:

 for short periods in cool locations protected from sunlight and corrosion.

4 Conditions of use

Please note

Incorrect handling can lead to malfunctioning. S Make sure that the requirements in this chapter are always observed.

The product will then function correctly and safely.

Fig.3

S Compare the maximum values in these operating instructions with your actual

application (e.g. forces, torques, masses, speeds, temperatures).

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

The MTRE−ST−... can only be operated in accordance with the relevant safety guidelines if the maximum loading limits are observed.

S Please observe the regulations applicable to the place of use and comply with

national and local regulations.

S Remove the packaging except for the cover caps of the electrical connection.

The packaging is intended for recycling purposes (except for oiled paper which must be disposed of ).

S Take into account the prevailing ambient conditions. S Use the MTRE−ST−... in its original state. Unauthorized product modification is

not permitted.

S The MTRE−ST−... may only be operated in stationary business and industrial

applications. The resistance of the power electronics to electromagnetic inter ference is not designed for use in mobile systems, in households or in firms which are connected directly to the low voltage network.

S The MTRE−ST−... must be operated in a protected working area. Suitable

emergency stop circuitry is required if it is operated as part of a system.

5 System overview

General information on stepping motor systems

Description

Stepping motors are a special type of synchronous motor triggered through electri cal pulses from a required control unit. Here, a pulse always corresponds to the same rotational angle. This permits positioning without acknowledgement. Due to their "digital" rotation, stepping motors are used as switch mechanisms and in positioning technology. It should be noted that the control system does not receive any kind of acknowledgement that the motor has, in fact, performed its step.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Accuracy and resolution

The step angle depends on the structural form; for the two−phase Festo stepping motors, the angle is 1.8° (+/−5%) in full step. A single step takes place when the two coils receive full alternating current. Here, the stepping motor performs a step of 1.8° each time the current to the coils alternates. But it is also possible to supply the two coils simultaneously with different current shares. The result is a half, quarter, fifth, eighth or tenth of a step, depending on the current share. This allows considerable refinement in the maximum resolution of positions to which a stepping motor can run.

The smallest incremental path (resolution) on a positioning axis is determined by the motor’s step angle (number of steps per revolution) and the feed constant of the positioning axis (determined by the diameter of the input pinion or the slope of the spindle).

This can be calculated as follows:

Numberofstepsperrevolution +

360°

Motorstep.angle

Resolution +

Feedconstantoftheaxis @ Gearmultiplication

StepsńRevolution

Example

Motor step angle: 0.9° (+/− 5%) at half−step Feed constant of the positioning axis:120mm/revolution Gear multiplication: 1/4 ( gear reduction i = 4 )

The above example results in a resolution of 0.075 mm per step. All positions that this motor−gear−axis combination can run to are divisible by

0.075. In contrast, if the motor runs in quarter step, the resolution is 0.0375 mm; in one− tenth step, even a resolution of 0.00375 mm per step would be possible. Axis play, circumferential backlash of any gears and the tolerance of the stepping motor it self have to be calculated in. The stepping motor’s tolerance must always be taken into account as the absolute value of the full step. This must be considered when very precise positioning assignments are to be ex ecuted.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Basic information

Despite the simplicity of the stepping motors, it should be mentioned that it is not a controller. The control system does not receive any kind of acknowledgement whether the motor has, in fact, performed its step. And so it is extremely important to dimension the motor using its speed−torque characteristic curve. This ensures that the applied load can, in fact, be moved by the motor with the specified acceleration and speed. If the motor loses a step, that is, if the applied load is greater than the force the motor can produce, the part to be positioned is no longer in the desired position. Errors that must be monitored in the overall system, such as through limit switches, can thus occur.

Start−stop frequency

Another important variable in the use of stepping motors is the so−called start−stop frequency. It is the frequency or speed at which the stepping motor can safely, that is, without loss of step, start and also stop again under the torque to be provided.

Losses of step can occur when decelerating (stopping) just as much as when accel erating!

Resonance frequencies

Impressing of a fixed current for the maximum holding torque of a stepping motor can cause the motor to tend to oscillate. Since the stepping motor is a synchron ous motor, it follows the set field within very narrow limits. If no load is applied, the rotor oscillates beyond the targeted step due to the very low inertia. If excita tion of the next step takes place at an unfavourable time, the system resonates.

The following possibilities exist to reduce the incidence of this resonance.

In practice, one tries to put the start−stop frequency into a higher area (ca. 200

Hz and higher), since stepping motors in the lower frequency areas have more resonance frequencies.

 One can combat it by increasing the start−stop frequency or through lower

phase current.

 Conversion from full−step to half−step or quarter−step operation can also pro

vide help.

It is helpful to always operate the motor with its nominal load. If that is not

possible, the phase current should be reduced.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Phase current

Phase current is the current that flows through strand of a winding. At the maxi mum phase current, the stepping motor has its maximum holding torque. The phase current should be adjusted to the load. That is, it does not always make sense to set the motor’s maximum phase current. If the motor is run without load or with a torque lower than its nominal torque, it can also carry out steps too far or begin to resonate (see above), which is equivalent to a loss of step. The set phase current flows at all times through the active coils of the motor, even when the motor is standing still. An advantage of this is that the motor has a cer tain resting torque and can be loaded with its holding torque during standstill. Also, the motor is warmed even at standstill. If this holding torque is not needed in standstill, it makes sense to reduce the phase current when the motor is at stand still. The Festo stepping motor controller SEC−ST−48−6−P01 offers this option.

With these attributes of the stepping motor considered, it provides an economical positioning variant with adequate precision.

Procedure for correctly adjusting the stepping motor

Determining the possible speed with known load

If the torque of the load on the drive is known, the possible speed can be deter mined from the speed−torque characteristic curve. (see Chapter "Characteristic curves"). It should be noted that the usable speed range above the speed is about 80% of the maximum. Beyond that, the motor’s loss of torque is so great that the danger of losing steps increases.

Increased incidence of resonance can be expected in full−step operation. Since this always depends on the system, it cannot always be precisely determined where resonance will occur. Here it is necessary to test. In general, it is advantageous to run at half−step to reduce resonance. Current should be reduced when the motor is run without load. Current that is set too high can also cause resonance and thus a loss of step.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Example

Fig.4: upper graph S1 − full step / lower graph S2 − half step M = Torque, n = Speed

The characteristic curve shows the maximum speed that can be run at full or half step, depending on the set torque. (In the example around 1100 RPM at half step)

Determining the start−stop frequency

It is advantageous to set the start−stop frequency as high as possible since reson ance leading to losses of step can occur especially in the lower frequency areas. The start−stop frequency is increased until the drive loses steps when starting. Then the start−stop frequency is reduced again by a good 20% to ensure that no steps are lost during acceleration. A starting value of 400 Hz for small drives and around 200 Hz for large drives can be assumed.

How can incidences of resonance be suppressed? Tips and tricks!

S Half step instead of full step.

Half step here is better than full step. The two−phase stepping motor shows generally good run characteristics at half step.

S Set phase current lower (to the value actually required).

While this reduces the system’s stiffness, it also reduces its tendency to oscil late.

S Operating frequencies not equal to resonance frequencies.

The operating frequency is often near the resonance frequency or is a multiple

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

S Make the acceleration ramps steeper.

S Increase the friction (emergency solution)

Stepping motor MTRE−ST−...

Stepping motor MTRE−ST−... serves for driving spindle and toothed belt axes of

series DGE−... .

By means of digital inputs, the direction of movement as well as the step can be specified. Motor MTRE−ST42−48S−AB also has a brake.

Performance characteristics:  Bipolar chopper driver

 Input voltage 24 V DC to 48 V DC  Phase current can be set up to 1.2 A in 8 steps  Automatic current reduction to 30 %  Full, half, quarter, fifth, eighth and tenth of a step possible

 Step frequency max. 40 kHz  Protective function against excess temperature and short circuit

of it. Small deviations from the "critical" step frequency usually show good results.

The stepping motor is "pulled" through the critical areas quickly and so does not tend so quickly to oscillate.

Friction dampens the entire system, but useful torque is lost.

Controller part

Communication with higher−order controllers, e.g. programmable logic controllers (PLC) takes place via inputs and outputs. The inputs are completely electrically isolated from each other. These inputs can be actuated with either 5 V or 24 V. (See section User interfaces).

Final output stage

The integrated final output stage can control up to 1.2A string current. The string current can be set with dip switches. (see section Direction input).

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Internal monitoring

The end stage possesses an excess temperature cut−out, as well as monitoring in the event of short circuit of the motor strings between each other or against GND.

User interfaces

Direction input

The direction of rotation of the motor is determined via the Direction input.

External controller

(e.g. SPC200)

+24V Level

+5V Level

Dir+24

Dir+5

Dir−

MTRE−ST42−

...

Fig.5

Warning

+24V or +5V can be used as signal level. Please note the output levels of your controller.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

Opto coupler energized = Direction +

MTRE−ST42−48S−..

Clock input

The motor performs a step via the Clock input.

External controller

Falling edge = one step

Fig.6

WArning

+24V or +5V can be used as signal level. Please note the output levels of your controller.

(e.g. SPC200)

Clk+24

Clk+5

Clk−

MTRE−ST42−...

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Settings

The step mode

The step mode can be set by the user by means of dip switches 1, 2 and 3. To do this, it is necessary to open the rear cover of the motor. The motor is set to full step when sup plied from the factory. If actuation is made with a PLC from Festo (SPC200), only full step and half step will be supported.

Please note

If half, quarter, fifth, eighth or tenths of a step are used, this will result in other positioning paths.

The current setting

The setting is made with the dip switches 4, 5 and 6.

Step size

Schrittweiten:

Fig.7

Fifth

Eigth

Tenth

6 5 4 3 2 1

Full

Half

Quar ter

Please note

S Set only the current actually required.

The motor must not lose a step when it is operated at maximum load. A current set too high will have a negative effect on the running noise and will heat the motor unnecessarily.

The current reduction I−red

In order to reduce the thermal loading of the motor when it is stationary, the phase current is automatically reduced by 70 % after a cycle interval of 80 ms.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

Fig.8

MTRE−ST42−48S−..

Warning

Reduced holding torques with reduced phase current can under circumstances cause vertically mounted axes to slide down.

Note this current reduction, which cannot be switched off, in your application.

6 Fitting

Dimensions of the MTRE−ST42

see next page

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

RAL 9006 Powder coated

Fig.9: Dimensions in ( ) for MTRE−...−AB (with brake)

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Current supply of the SEC−ST

For rated output in the range intended a power unit with 48 V DC (SVG−SEC−48−6) is required. The MTRE−ST can also be operated with 24 V DC. Losses in the dynamics must be taken into account here.

Warning

A charging capacitor of at least 2200 F/63 V must be connected to the power supply, in order to prevent the maximum permitted voltage from being ex ceeded.

Note that incorrect polarity of the connections can cause damage to the device.

7 Installation

Material/Manufacturer

Caution

Use only the cables listed below for connecting the system. Only in this way can you guarantee the correct functioning of the system.

Caution

Incorrectly prepared cables may damage the electronics and trigger off unex pected movements of the motor.Test every cable in accordance with the instruc tions in the section Connecting the cables." Make sure that the cables are correctly connected and that the plugs are provided with strain−relief.

We recommend the following Festo cables for connection to our electric position ing systems:

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Cables Designation

KMTRE−ST42−5 Motor cable 5 m

KMTRE−ST42−10 Motor cable 10 m

KMTRE−ST42−x Motor cable x m (up to max. 10 m)

Plug connectors and their pin assignments

Pin no.

Function MTRE− ST42−48S−A A

1 +24 ... 48 V DC +24 ... 48 V DC

2 Dir (Direction)

+5 V

Function MTRE− ST42−48S−AB

Dir (Direction) +5 V

Fig.10

Pin no. Function MTRE−ST42−48S−A A Function MTRE−ST42−48S−AB

3 Clk (pulse) +5 V Clk (pulse) +5 V

4 Clk (pulse) +24 V Clk (pulse) +24 V

5 GND GND and brake 

6 Dir (direction)  Dir (direction) 

7 Dir (direction) +24 V Dir (direction) +24 V

8 Clk (pulse)  Clk (pulse) 

9 NC Brake +24 V

Connecting the cable

Please note

Connection to the main power supply and the fitting of mains switches, trans formers, fuses and mains filters may only be carried out by a qualified elec tronics engineer.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Caution

S Do not connect any cables to the electronics and do not disconnect any

S Check all cables once again before installation, as incorrect connection

S Make sure that the cables are provided with strain relief. In the case of beam

cables before the power supply to the system is switched off. The electronics of the power controller and the motor may otherwise be damaged.

assignments can cause serious functional impairment.

axis and multi−axis operation, cables which are subject to mechanical stress must be laid in a drag chain.

Fig.11

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Overview of connections: SEC−ST complete system

A complete SEC−ST system is shown in Fig. 9 on the previous page. The following components are required for operating the SEC−ST:

 Power unit 24...48 V DC (SVG−ST−48−6)  Motor (MTRE−ST...)  Cable for controller (KSPC−SECST−1,5)

 Controller (PLC e.g. SPC200 with stepper motor card SPC200−SMX−1)

Connecting the MTRE−ST to the power supply

1. Make sure that the power supply is switched off.

2. Connect the supply cables to the power supply (with cable KMTRE−ST42... grey GND, white +24 V).

3. With MTRE−ST42−48S−AB connect the +24 V brake cable.

4. Connect the sub−D plug to the motor and tighten the screws.

Caution

Before the motor is operated, make sure that the brake is opened by applying +24 V DC.

Connecting the MTRE−ST to the controller (SPC200)

1. Make sure that the power supply is switched off.

2. Insert the 15−pin sub−D plug connector into the stepping motor control card of the SPC200.

3. Connect the earthing strap of the cable to the earth terminal PE.

PE protective conductor and screening connections

Connection instructions

The screening of the motor cable is connected to the central PE connection point. The mains PE connector is also connected at this star point. With greater lengths, special EMC protective measures must be observed.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Warning

All PE cables must be connected before commissioning for reasons of safety. The mains PE connection is connected to the central PE connection point of the

SEC−ST. Make sure that the earth connections between devices and the mounting plate

are of sufficiently large dimensions in order to be able to discharge HF interfer ence.

Electrical isolation

In the design of the MTR E−ST, great importance has been placed on high resistance to interference. For this reason individual function blocks are electrically isolated from each other. Signal transmission within the MTRE−ST is carried out by an opto coupler.

Measures for complying with EMC guidelines

If correctly fitted and if Festo cables are used for all the connections, motors MTRE−ST−... will comply with the regulations specified in the technical standards DIN EN 61000−6−4 (interference emission) and DIN EN61000−6−2 (resistance to interference).

Interference emission and resistance to interference of a device always depend on the complete design of the drive, which consists of the following components:

 the power supply

 the motor  the electromechanics  the design and type of wiring  higher−order controller.

S Make sure that all individual components comply with the EMC guidelines. S Only use original parts of Festo.

In this way you can be sure that the complete design of your drive complies with the EMC guidelines.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

8 Commissioning

Commissioning the MTRE−ST

S Set the string current in accordance with section The current setting."

S Set the desired step angle in accordance with section The step mode." S Check that the step angle set is taken into consideration by your position

controller. (See also the manual for the stepper motor indexer module for the SPC200.)

When all connections have been made (see chapter 7), the power supply can be switched on. The connected motor may perform a step at this stage. For this rea son we recommend that the motor be disconnected from the load in order that a test run can be carried out.

Caution

Before the motor is operated, make sure that the brake is opened by applying +24 V DC.

Please note

All the settings which you carry out on the MTR E−ST will not become effective until the power supply is switched off and then on again.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

9 Diagnosis and error treatment

Fault Cause Possibilities

Motor does not move

Motor loses steps

Motor cable defective Check motor cable

Brake not activated Open brake by applying 24V DC

Supply voltage is below 21 V DC or above 51 V DC

Motor cannot give torque required

Frequency too high Reduce frequency (controller)

10 T echnical specifications

Motor MTRE−ST42−48S−A A MTRE−ST42−48S−AB

Rated voltage 24 ... 48 V DC +5/−10 %

Current setting 0.3 ... 1.2 A (Steps of 0.2 A)

Holding torque M 0.34 Nm

Step angle ö 1.8° ±5 %

Moment of inertia of drive J 0.068 kg cm

Holding torque of brake M  0.4 Nm

Measure supply voltage

Check characteristic curve of motor, check which torque can be given

0.07 kg cm

Output of brake P  6 W

Voltage of brake V  24 V

Radial shaft load N 18 N 18 N

Axial schaft load N 7 N 7 N

Weight of product m 0.45 kg 0.55 kg

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Motor MTRE−ST42−48S−ABMTRE−ST42−48S−A A

Integrated controller yes

Current reduction 70 %

Setting the step 1, 0.5, 0.25, 0.2, 0.125, 0.1

I/O signals Pulse (CLK) 5 V or 24 V

Direction (Dir) 5 V or 24 V

Ambient temperature 0 ... +50 °C

Storage temperature − 25 ... +60 °C

Relative humidity

45 ... 80 %

(non condensing)

Protection class IP54

Approval and standards EMC guidelines:

DIN EN 61000−6−4 Interference emitted (industry) DIN EN 61000−6−2 Resistance to interference (ind.) Low voltage guidelines: DIN VDE 0113 (IEC/DIN EN 60204−1) Machine guidelines: EN 60034 parts 1 and 5

The component is intended for industrial use.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

11 Characteristiccur ves

at nominal voltage 24 Vat nominal voltage 48 V

M [Nm]

n [1/min]

M [Nm]

1 Full step 2 Half step

Fig.12: (e.g. Fig. 1. Chapter System overview).

n [1/min]

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b English

MTRE−ST42−48S−..

Motor paso a paso con controlador integrado tipo MTRE−ST42−48S−..Español

1 Elementos operativos y conexiones

Anillo de centraje

2 Eje del motor

3 Agujeros de fijación

Fig.1

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Español

4 Conector Sub−D

5 Interruptor DIL (no visible)

6 Motor con controlador integrado

MTRE−ST42−48S−..

2 Método de funcionamiento y uso

Los motores paso a paso MTRE−ST42−48S−AA y −AB, citados aquí como MTRE−ST−.. (motores electrónicos paso a paso) han sido diseñados para su uso en la industria,

con ejes de husillo o de correa dentada de la serie DGE−... .

Funciones adiciona

MTR−..−..−...−AB

les

A Ningunas funciones

G Reductor

B Freno

Fig.2

adicionales

3 Transporte y almacenamiento

S Tenga en cuenta el peso del MTRE−ST−... .

Según la versión, el MTRE−ST−... pesa más de 0,5 kg.

S Asegúrese de que el producto se alma

cena como sigue:  para períodos cortos en lugares frescos, protegidos de la luz

del sol y de la oxidación.

4 Condiciones de utilización

Fig.3

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Español

MTRE−ST42−48S−..

Por favor, observar

Una manipulación incorrecta puede llevar a un funcionamiento defectuoso.

S Asegúrese de que se observan siempre los requerimientos expuestos en este

S Compare los valores máximos especificados en estas instrucciones de funcio

namiento con su aplicación actual (p.ej. presiones, fuerzas, pares, temperatu ras). El MTRE−ST−... sólo puede hacerse funcionar según las correspondientes direc trices de seguridad si se observan los límites de carga máximos.

S Por favor, observe las normas aplicables en el lugar de uso y cumpla con los

estándares nacionales y locales.

S Retire el embalaje, excepto las tapas que cubren las conexiones eléctricas.

Los embalajes están previstos para su reciclado (excepto el papel aceitado, que deberá eliminarse adecuadamente).

S Tenga en cuenta las condiciones ambientales imperantes. S Use el MTRE−ST−... en su estado original. No se permiten modificaciones no

autorizadas del producto.

S El MTRE−ST−... sólo puede hacerse funcionar en aplicaciones industriales. La

resistencia electromagnética a interferencias de la electrónica de potencia no está diseñada para un funcionamiento en sistemas móviles, en entornos do mésticos o en empresas que estén conectadas directamente a la red de baja tensión.

S El MTRE−ST−... debe hacerse funcionar en un entorno de trabajo seguro. Si es

parte de un sistema, se requiere un circuito de paro de emergencia adecuado.

capítulo. Con ello, el producto funcionará de forma correcta y segura.

5 Resumen del sistema

Información general sobre sistemas de motores de paso a paso

Descripción

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Español

MTRE−ST42−48S−..

Los motores de paso a paso son un tipo especial de motores síncronos accionados por pulsos eléctricos desde una unidad de control. Aquí, un pulso siempre corres ponde al mismo ángulo de giro. Esto permite realizar un posicionamiento sin nece sidad de conformidad. Debido a su forma de giro "digital", los motores de paso a paso se utilizan como mecanismos de conmutación y en tecnología de posicionamiento. Hay que desta car que el sistema de control no recibe ningún tipo de conformidad de que el mo tor haya realizado realmente el paso.

Precisión y resolución

El ángulo de paso depende del diseño; para los motores de paso a paso Festo de dos fases, el ángulo es de 1,8° (+/−5%) en paso completo. Un paso simple se rea liza cuando las dos bobinas reciben plena corriente alternativamente. Aquí, el mo tor de paso a paso realiza un paso de 1,8° cada vez que se alterna la corriente en las bobinas. Pero también es posible alimentar ambas bobinas simultáneamente con diferentes intensidades. Esto produce un medio, cuarto, quinto, octavo o décimo de vuelta, según la distribución de la intensidad. Esto permite un considerable refinamiento en la máxima resolución de posiciones a las que puede funcionar un motor de paso a paso.

El recorrido incremental más pequeño (resolución) en un eje de posicionado viene determinado por el ángulo de paso del motor (número de pasos por revolución) y la constante de avance del eje de posicionado (determinado por el diámetro del piñón de entrada o el paso del husillo).

Estos pueden calcularse como sigue:

Cantidaddepasosporvuelta +

Resolutión +

Constantedeavancedel.eje @ rRelatióndetransmissión

Ángulodepasodel.motor

PasońVuelta

360°

Ejemplo

Ángulo de paso del motor 0,9° (+/− 5%) a medio paso Constante de avance de los ejes de posicionamiento:

120 mm/revolución

Relación de transmisión: 1/4 (reducción i = 4)

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Español

MTRE−ST42−48S−..

El ejemplo superior produce una resolución de 0,075 por paso. Todas las posiciones que esta combinación eje−motor−reductor puede alcanzar son

divisibles por 0,075. Por otro lado, si el motor funciona en cuartos de vuelta, la resolución es 0,0375 mm; con un paso de un décimo, incluso es posible alcanzar una resolución de 0,00375 mm por paso. Hay que calcular el juego del eje, la holgura de los engrana jes y la tolerancia del propio motor. La tolerancia de los motores de paso a paso siempre debe tenerse en cuenta como valor absoluto de un paso completo. Esto debe tenerse especialmente en cuenta cuando se realizan posicionados de muy alta precisión.

Información básica

A pesar de la sencillez de los motores de paso a paso, hay que destacar que no son elementos de control. El sistema de control no recibe ningún tipo de conformidad de que el motor haya realizado realmente el paso. Por ello es extremadamente importante dimensionar el motor utilizando su curva característica par−velocidad. Esto asegura que la carga aplicada puede ser movida efectivamente por el motor con la velocidad y aceleración especificadas. Si el motor pierde un paso, es decir, si la carga aplicada es mayor que la fuerza que puede producir el motor, la pieza a posicionar nunca alcanzará la posición des eada. Por ello, deben poder supervisarse los errores que puedan producirse por medio de finales de carrera.

Frecuencia marcha−paro

Otra variable importante en el uso de motores de paso a paso es la denominada frecuencia de marcha−paro (start−stop). Es la frecuencia o velocidad a la cual el motor puede ponerse en marcha y pararse de nuevo de forma segura, es decir, sin pérdida de paso, bajo el par indicado.

Las pérdidas de paso puede producirse tanto en la desaceleración (parada) como en la aceleración (arranque).

Frecuencias de resonancia

Aplicar una intensidad fija para obtener el par de sostenimiento máximo de un motor paso a paso, puede ocasionar que el motor tienda a oscilar. Como sea que el motor paso a paso es un motor síncrono, sigue el campo establecido dentro de unos límites muy estrechos. Si no hay aplicada carga, el rotor oscila más allá del

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Español

MTRE−ST42−48S−..

paso previsto debido a la baja inercia. Si la excitación del paso siguiente se realiza en un momento desfavorable, el sistema entra en resonancia.

Existen las siguientes posibilidades para reducir la incidencia de esta resonancia. En la práctica, se trata de situar la frecuencia de marcha−paro en la zona más

 Puede eliminarse la resonancia aumentando la frecuencia de marcha−paro o

 También puede ayudar la conversión de medio paso a un cuarto de paso.

 También es de gran ayuda hacer funcionar siempre el motor con su carga nomi

Intensidad de fase

La intensidad de fase es la corriente que fluye por los hilos de un devanado. A la intensidad de fase máxima, el motor de paso a paso tiene su par de sostenimiento máximo. La intensidad de fase debería ajustarse a la carga. Es decir, no siempre tiene sentido ajustar la máxima intensidad de fase del motor. Si el motor funciona sin carga o con un par inferior a su par nominal, también puede realizar pasos con desbordamiento o empezar a resonar (ver encima), lo que equivale a una pérdida de paso. La intensidad de fase establecida fluye en todo momento por las bobina activas del motor, incluso cuando el motor se halla detenido. Una ventaja de esto es que el motor posee un cierto par resistente y puede ser cargado con su par de sosteni miento durante su detención. Asimismo, el motor también se calienta cuando está detenido. Si no es necesario utilizar este par de sostenimiento en detención, tiene sentido reducir la intensidad de fase cuando el motor se halla detenido. El contro lador de motores paso a paso de Festo tipo SEC−ST−48−6−P01 ofrece esta opción.

Considerando estos atributos del motor paso a paso, ofrece una variante de posi cionamiento económica con una precisión adecuada.

alta (aprox. 200 Hz y más) ya que los motores de paso a paso tienen mayor tendencia a resonar en las zonas de frecuencias bajas.

con una intensidad de fase inferior.

nal. Si ello no es posible, deberá reducirse la intensidad de fase.

Procedimiento para un ajuste correcto de un motor paso a paso

Determinación de la velocidad posible conociendo la carga

Si se conoce el par de la carga, la velocidad posible puede determinarse a partir de la cur va característica velocidad−par. (véase Capítulo Curvas características). Hay que observar que el margen de velocidad utilizable por encima de la velocidad

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es de un 80% del máximo. Más allá, la pérdida de par del motor es tan elevada que el riesgo de perder pasos aumenta.

En funcionamiento a paso completo es de esperar un aumento de la resonancia. Ya que esto siempre depende del sistema, no puede determinarse con precisión en qué punto se producirá la resonancia. Aquí será necesario ensayar. En general, es ventajoso hacerlo funcionar en medios pasos para reducir la reso nancia. La intensidad debería reducirse cuando el motor funciona sin carga. Si se ha ajustado la intensidad demasiado elevada, pueden producirse resonancias y pérdidas de paso.

Ejemplo

Fig.4: Curva arriba S1 − Paso completo / Curva debajo S2 − Medio paso M = Par, n = Velocidad

La curva característica muestra la velocidad máxima que puede alcanzarse con paso completo o medio paso, dependiendo del par ajustado. (En el ejemplo, alre dedor de 1100 RPM a medio paso).

Determinación de la frecuencia de marcha−paro

Es ventajoso ajustar la frecuencia de marcha−paro lo más elevada posible, ya que las resonancias que conducen a pérdidas de paso se producen especialmente en las zonas de frecuencias bajas. La frecuencia de marcha−paro se aumenta hasta que el accionamiento pierde pa sos cuando arranca. A continuación, se reduce la frecuencia de marcha−paro en más de un 20% para asegurarse de que no se pierden pasos. Puede estimarse un valor de arranque de 400 Hz para accionamientos pequeños y de unos 200 Hz para

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accionamientos grandes.

¿Cómo puede evitarse que se produzcan resonancias? Trucos y consejos

S Medio paso en lugar de paso completo.

S Ajustar la intensidad de fase más baja (que el valor verdaderamente reque

S Frecuencias de funcionamiento diferentes de las frecuencias de resonancia.

S Hacer las rampas de aceleración escalonadas.

S Aumentar el rozamiento (solución de emergencia)

Aquí es mejor medio paso que un paso completo. El motor de paso a paso de dos fases muestra generalmente buenas características de funcionamiento a medio paso.

rido). Mientras que esto reduce la rigidez del sistema, también reduce su tendencia a oscilar.

La frecuencia de funcionamiento a menudo está cerca de la frecuencia de reso nancia o es un múltiplo de ella. Pequeñas desviaciones de la frecuencia "crí tica" de paso generalmente ofrecen buenos resultados.

El motor de paso a paso es "atraído" rápidamente hacia las zonas críticas y no tiende a oscilar tan rápidamente.

El rozamiento amortigua todo el sistema, pero se pierde par útil.

Motor paso a paso MTRE−ST−...

El motor paso a paso MTRE−ST−... sirve para accionar ejes con husillos o correa

dentada de la serie DGE−... .

Por medio de entradas digitales, puede especificarse tanto el sentido del movi miento como el paso. El motor MTRE−ST42−48S−AB posee también un freno.

Características:  Bipolar chopper driver  Tensión de entrada 24 V DC a 48 V DC La intensidad de fase puede establecerse hasta 1,2 A en 8 pasos

 Reducción automática de intensidad al 30 %

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Es posible activar pasos enteros, medios, cuartos, quintos, octavos y décimos

de paso.

 Frecuencia máxima de pasos 40 kHz  Función protectora contra sobretemperatura y cortocircuito

Controlador

La comunicación con controladores de nivel superior, p.ej. controles lógicos pro gramables (PLC), se realiza a través de las entradas y salidas. Las entradas están completamente aisladas eléctricamente unas de otras. Las entradas pueden activarse con 5V o con 24V (ver sección Interfaces de usuario).

Etapa de salida final

La etapa de salida final integrada puede controlar una intensidad por fase de hasta 1,2A. La intensidad de fase puede establecerse con un interruptor dip (verla sección Entrada del sentido).

Supervisión interna

La etapa final posee un interruptor por exceso de temperatura, así como una su pervisión en el caso de cortocircuito de las fases del motor entre sí, o entre fase y masa.

Interfaces de usuario

Entrada del sentido

El sentido de giro del motor lo determina la entrada Direction.

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Controlador externo

(p. ej. SPC200)

Fig.5

Atención

Como nivel de señal pueden utilizarse +24V o +5V. Tenga en cuenta los niveles de salida del control

+24V Nivel

+5V Nivel

Dir+24

Dir+5

Dir−

MTRE−ST42−

Optoacoplador activado = Sentido +

...

Entrada de reloj

El motor realiza un paso a través de la entrada Clock.

Controlador externo

(p. ej. SPC200)

Clk+24

Flanco descendente = un paso

Fig.6

Clk+5

Clk−

MTRE−ST42−...

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MTRE−ST42−48S−..

Atención

Como nivel de señal pueden utilizarse +24V o +5V. Tenga en cuenta los niveles de salida del control.

Ajustes

El modo step (paso)

El modo step puede establecerse por el usua rio por medio de los interruptores dip 1, 2 y 3. Para ello, es necesario abrir la cubierta tra sera del motor. El motor está ajustado de fábrica a paso entero (full step). Si el acciona miento se hace con un PLC de Festo (SPC200), sólo se admiten pasos enteros y medios pasos.

6 5 4 3 2 1

Schrittweiten:

Tamaño del paso

Quinto

Octavo

Entero

Medio

Por favor, observar

Si se utilizan medios, cuartos, quintos, octavos o décimos de paso, esto producirá otros recorridos de posicionado.

Ajuste de la intensidad

El ajuste se hace con los interruptores dip 4, 5 y 6.

Por favor, observar

S Ajustar sólo la intensidad realmente re

querida. El motor no debe perder pasos cuando funciona a la máxima carga. Una intensidad ajustada demasiado alta ten drá efectos negativos respecto al ruido y calentará el motor innecesariamente.

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Fig.8

Fig.7

Décimo

Cuart

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La reducción de intensidad I−red

Para reducir la carga térmica del motor cuando está detenido, la intensidad de fase es automáticamente reducida en un 70 % tras un intervalo de ciclo de 80ms.

Atención

Los pares de retención reducidos con intensidad de fase reducida, a veces pueden hacer descender las cargas en los ejes montados verticalmente.

Observe cómo afecta a su aplicación esta reducción de intensidad, que no puede inhabilitarse.

6 Montaje

Dimensiones del MTRE−ST42

ver pág. siguiente

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MTRE−ST42−48S−..

RAL 9006 Pintado en polvo

Fig.9: Dimensiones en ( ) para el MTRE−...−AB (con freno)

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Alimentación al SEC−ST

Para la salida nominal en el margen previsto se necesita una fuente de alimenta ción de 48 V DC (SVG−SEC−48−6). El MTRE−ST también puede funcionar con 24VDC. En este caso deben tenerse en cuenta las pérdidas en la dinámica.

Atención

Hay que conectar un condensador de por lo menos 2200 F/63 V a la fuente de alimentación, para evitar que se sobrepase la máxima tensión permitida.

Observe que una polaridad incorrecta de las conexiones puede causar daños al dispositivo.

7 Instalación

Material/Fabricante

Precaución

Utilice sólo los cables indicados abajo para conectar el sistema. Sólo así es posible garantizar un correcto funcionamiento del sistema.

Precaución

Cables mal preparados pueden dañar la electrónica y activar movimientos ines perados del motor. Verificar cada cable de acuerdo con las instrucciones de la sección Conexión del cable". Asegúrese de que los cables estén correctamente conectados y que los conectores estén provistos de prensaestopas.

Recomendamos los siguientes cables Festo para la conexión de nuestros sistemas de posicionado eléctrico.

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Cables Designación

KMTRE−ST42−5 Cable para el motor, 5 m

KMTRE−ST42−10 Cable para el motor, 10 m

KMTRE−ST42−x Cable para el motor x m (hasta un máx. de 10 m)

Conectores y asignación de pines

Pin nº Función MTRE−

ST42−48S−A A

1 +24 ... 48 V DC +24 ... 48 V DC

2 Dir (Sentido)

+5V

Función MTRE− ST42−48S−AB

Fig.10

Dir (Sentido) +5V

Pin nº Función MTRE−ST42−48S−A A Función MTRE−ST42−48S−AB

3 Clk (pulso) +5 V Clk (pulso) +5 V

4 Clk (pulso) +24 V Clk (pulso) +24 V

5 GND GND y freno 

6 Dir (Sentido)  Dir (Sentido) 

7 Dir (Sentido) +24 V Dir (Sentido) +24 V

8 Clk (pulso)  Clk (pulso) 

9 NC Freno +24 V

Conexión del cable

Por favor, observar

La conexión a la red de alimentación y el montaje de los interruptores genera les, transformadores, fusibles y filtros, sólo debe ser realizada por personal cualificado.

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MTRE−ST42−48S−..

Precaución

S No conectar ni desconectar ningún cable de la electrónica mientras el sis

S Verificar de nuevo todos los cables antes de instalarlos, ya que una conexión

S Asegúrese de que los cables estén provistos de prensaestopas. En el caso de

tema esté bajo tensión. De lo contrario, puede dañarse la electrónica del controlador y el motor.

incorrecta puede causar serios daños funcionales.

brazo en voladizo y multiejes, los cables sujetos a esfuerzo mecánico deben tenderse en una cadena de arrastre.

Fig.11

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Resumen de las conexiones Sistema completo SEC−ST

Un sistema completo SEC−ST se muestra en la Fig. 9 de la página anterior. Para hacer funcionar el SEC−ST se necesitan los siguientes componentes:

 Fuente de alimentación 24 ... 48 V DC (SVG−ST−48−6)  Motor (MTRE−ST...)  Cable para el controlador (KSPC−SECST−1,5)

 Control (PLC p.ej. SPC200 con tarjeta para motor de paso a paso

SPC200−SMX−1)

Conexionado del MTRE−ST a la alimentación

1. Asegurarse de que la alimentación esté desconectada.

2. Conectar los cables de alimentación a la fuente de alimentación (con el cable KMTRE−ST42... gris GND, blanco +24 V).

3. Con el MTRE−ST42−48S−AB conectar el cable de freno + 24 V.

4. Conectar la clavija Sub−D al motor y apretar los tornillos.

Precaución

Antes de hacer funcionar el motor, asegurarse de que el freno esté abierto aplicando + 24 V DC.

Conexión del MTRE−ST al control (SPC200)

1. Asegurarse de que la alimentación esté desconectada.

2. Inserte la clavija de 15 pines Sub−D en la tarjeta de control del motor paso a paso del SPC200.

3. Conecte la banda de tierra del cable al terminal de tierra PE.

Conductor de protección PE y conexiones de apantallamiento

Instrucciones de conexión

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El apantallamiento del cable del motor se conecta al punto de conexión central PE. El conector principal PE también se conecta a este punto en estrella. Con distancias mayores, hay que observar medidas de protección EMC especiales.

Atención

Todos los cables PE deben conectarse antes de la puesta a punto por razones de seguridad.

La conexión principal PE se une al punto de conexión central PE del SEC−ST. Asegúrese de que las conexiones de tierra entre dispositivos y la placa de mon

taje están suficientemente dimensionados para poder descargar las interferen cias de AF.

Aislamiento eléctrico

En el diseño del MTRE−ST, se ha dado gran importancia a la elevada resistencia a interferencias. Por esta razón, los bloques de función individuales están eléctrica mente aislados unos de otros. La transmisión de señales dentro del MTRE−ST se realiza por un optoacoplador.

Medidas para cumplir con las directivas EMC

Si se monta correctamente y si se utilizan cables Festo para todas las conexiones, los motores MTRE−ST−... cumplirán con las normas especificadas en los estándares técnicos DIN EN 61000−6−4 (emisión de interferencias) y DIN EN61000−6−2 (resis tencia a interferencias).

La emisión de interferencias y la resistencia a interferencias de un dispositivo, siempre depende del diseño completo del accionamiento, que consta de los siguientes componentes:

la fuente de alimentación eléctrica

el motor la electromecánica el diseño y tipo de cableado el control de nivel superior.

S Asegúrese de que todos los componentes individuales cumplen con las directi

vas EMC.

S Utilisar solamente productos originales de Festo.

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De esta forma puede asegurarse que todo el diseño del accionamiento cumple con las directivas EMC.

8 Puesta a punto

Puesta a punto del MTRE−ST

S Establecer la intensidad de fase de acuerdo con la sección Ajuste de la

intensidad".

S Establecer el ángulo de paso deseado, según la sección El modo de paso".

S Verificar que el ángulo de paso se tiene en cuenta por el controlador de posi

ción. (Véase también el manual del módulo indexador del motor de paso a paso para el SPC200.)

Una vez realizadas todas las conexiones (ver capítulo 7), puede aplicarse la ten sión de alimentación. En esta etapa el motor conectado puede realizar un paso. Por esta razón, recomendamos que el motor esté desconectado de la carga para poder realizar un funcionamiento de prueba.

Precaución

Antes de hacer funcionar el motor, asegurarse de que el freno esté abierto aplicando + 24 V DC.

Por favor, observar

Todos los ajustes que se realicen en el MTRE−ST no se harán efectivos hasta que se desconecte la alimentación y se aplique de nuevo.

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9 Diagnosis y tratamiento de errores

Fallo Causa Posibilidades

El motor no se mueve

El motor pierde pasos

Cable del motor defectuoso Verificar el cable del motor

Freno no activado Abrir el freno aplicando 24V DC

Tensión de alimentación por debajo de 21 V DC o por encima de 51 V DC.

El motor no puede dar el par requerido

Frecuencia demasiado elevada Reducir la frecuencia

10 Especificaciones técnicas

Motor MTRE−ST42−48S−A A MTRE−ST42−48S−AB

Tensión nominal 24 ... 48 V DC +5/−10 %

Ajuste de intensidad 0,3 ... 1,2 A (Pasos de 0,2 A)

Par de retención M 0,34 Nm

Ángulo de paso ö 1,8° ±5 %

Momento de inercia del accionamiento J

0,068 kg cm

Medir la tensión de alimentación

Verificar la curva característica del motor, verificar qué par puede dar

(controlador)

0,07 kg cm

Par de retención del freno M  0,4 Nm

Salida del freno P  6 W

Tensión del freno V  24 V

Wellenbelastung radial N 18 N 18 N

Wellenbelastung axial N 7 N 7 N

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Motor MTRE−ST42−48S−ABMTRE−ST42−48S−A A

Peso del producto m 0,45 kg 0,55 kg

Controlador integrado Sí

Reducción de intensidad 70 %

Ajuste del paso 1, 1/2, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10

Señales I/O Pulso (CLK) 5 V o 24 V

Sentido (Dir) 5V o 24 V

Temperatura ambiente 0 ... +50 °C

Temperatura de

− 25 ... +60 °C

almacenamiento

Humedad relativa

45 ... 80 %

(sincondensar)

Clase de protección IP54

Aprobaciones y estándares Directivas EMC

DIN EN 61000−6−4 Interferencias emitidas (industria)1) DIN EN 61000−6−2 Resistencia a interferencias (industria) Directivas de baja tensión: DIN VDE 0113 (IEC/DIN EN 60204−1) Directivas de máquinas: EN 60034 partes 1 y 5

El terminal de válvulas está previsto para uso industrial.

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11 Curvas características

Tensión nominal 24 V

M [Nm]

n [1/min]

Märkspänning 48 V

M [Nm]

1 Paso completo 2 Medio paso

Fig.12: (por ejemplo: Fig. 1. capítulo Resumen del sistema).

n [1/min]

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Moteur pas à pas avec contrôleur intégré Type MTRE−ST42−48S−..Francais

1 Organes de commande et de raccordement

Centrage

2 Arbre moteur

3 Trous de fixation

Fig.1

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4 Connecteur Sub−D

5 Interrupteur DIL (noyé dans le boîtier)

6 Moteur avec contrôleur intégré

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2 Fonctionnement et application

Les moteurs pas à pas MTRE−ST42−48S−AA et −AB, ci−après appelés MTRE−ST−... (Motor Electronic Stepper), sont destinés à être utilisés dans le domaine industriel

sur les axes de vis ou de courroies crantées de la série DGE−... .

Fonctions

MTR−..−..−...−AB

supplémentaires

A Aucune Fonctions

G Réducteur

B Frein

Fig.2

supplémentaires

3 Transport et stockage

S Attention, le MTRE−ST−... peut peser

environ 1/2 kg selon le modèle.

S Respecter les conditions de stockage

suivantes : des temps de stockage courts et des emplacements de stockage frais, secs, ombragés et protégés de la corrosion.

4 Conditions de mise en uvre du produit

Fig.3

Note

Une utilisation incorrecte peut causer des dysfonctionnements.

S Veiller au respect permanent des instructions énoncées dans ce chapitre.

Le respect des instructions garantit un fonctionnement correct et en toute sécurité du produit.

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MTRE−ST42−48S−..

S Comparer au cas réel les valeurs limites indiquées dans cette notice d’utilisa

tion (p. ex. pressions, forces, couples, masses, vitesses, températures). Seul le respect des limites de charge permet un fonctionnement du

MTRE−ST−... conforme aux directives de sécurité en vigueur.

S S’assurer du respect des prescriptions en vigueur sur le lieu d’utilisation is

sues notamment des organismes professionnels et des réglementations natio nales.

S Enlever les emballages, à l’exception du capuchon d’obturation du connecteur

électrique. Les emballages sont conçus pour que leurs matériaux puissent être recyclés

(Exception : papier huileux = déchet résiduel).

S Tenir compte des conditions ambiantes sur place. S Utiliser le MTRE−ST−... dans son état d’origine sans appor ter de modifications.

S Le MTRE−ST−... doit être utilisé exclusivement sur des installations industrielles

fixes et professionnelles. L’immunité électromagnétique de l’électronique de puissance n’est pas prévue pour fonctionner dans des installations mobiles, dans les maisons ou établissements directement raccordés au réseau à basse tension.

S Le MTRE−ST−... doit être utilisé dans un environnement de travail sûr. Pour

l’utilisation dans des installations, prévoir des dispositifs d’ARRET d’URGENCE appropriés.

5 Présentation du système

Généralités sur les systèmes de moteurs pas à pas

Description

Les moteurs pas à pas sont un type particulier de moteur synchrone commandés par des impulsions électriques générées par un système de commande. Une im pulsion correspond toujours au même angle de rotation. Cela permet un position nement sans boucle de retour En raison de leur rotation " numérique ", les moteurs pas à pas sont utilisés dans les mécanismes d’avance et dans les systèmes de positionnement. Par contre, il

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faut savoir que la commande ne reçoit aucune réponse lui permettant de savoir si le moteur a effectivement avancé d’un pas.

Précision et résolution

L’angle de pas est fixé par construction et fait 1,8° (+/−5%) pour un plein pas sur les moteurs pas à pas à 2 phases de Festo. Un pas simple est effectué lorsque les deux bobines sont alimentées alternativement avec l’intensité maximale. Le mo teur pas à pas effectue un pas de 1,8° à chaque changement d’alimentation des bobines. Cependant, il est également possible d’alimenter simultanément les deux bobines avec des intensités de courant différentes. Selon l’intensité du courant, le moteur avance d’un demi−pas, d’un quart de pas, d’un cinquième de pas, d’un huitième ou d’un dixième de pas. Ici, la résolution maximale des positions que peut adopter un moteur pas à pas peut être largement augmentée.

Le plus petit déplacement incrémental (résolution) sur un axe de positionnement est défini par l’angle de pas du moteur (nombre de pas par tour) et la constante d’avance de l’axe de positionnement (défini par le diamètre du pignon d’entraîne ment ou du pas de la vis).

Cela se calcule de la manière suivante:

Nombredepaspartour +

Angle.depasdumoteur

360°

Résolution +

Const.dȀavencedulȀaxe @ Rapportderéduction

PasńTour

Exemple

Angle de pas du moteur : 0,9° (+/− 5%) par demi−pas Constante d’avance de l’axe de positionnement : 120 mm/tour Rapport de réduction : 1/4 (i = 4)

Dans l’exemple donné ci−dessus, la résolution est de 0,075 mm par pas. Toutes les positions pouvant être atteintes avec cette combinaison moteur/réduc

teur/axe sont divisibles par 0,075. Par contre, si le moteur avance par quart de pas, la résolution est de 0,0375 mm, dans le cas d’un dixième de pas, une résolution de 0,00375 mm par pas serait même possible. Le jeu de l’axe, le jeu angulaire d’une éventuelle transmission et la tolérance du moteur pas à pas lui−même doivent être pris en compte. Attention, la

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tolérance du moteur pas à pas doit toujours être prise en compte en tant que va leur absolue du plein pas. Ce facteur doit être pris en compte si l’on veut effectuer des positionnements ex trêmement précis.

L’essentiel

Malgrè la simplicité des moteurs pas à pas, il ne faut pas oublier qu’il ne s’agit pas d’une régulation à boucle fermée. La commande ne reçoit pas de réponse lui per mettant de savoir si le moteur a effectivement avancé d’un pas. Il est donc essentiel de procéder au dimensionnement du moteur à l’aide de sa caractéristique couple−vitesse. Il faut s’assurer que la charge appliquée au moteur peut se déplacer effectivement avec l’accélération et la vitesse prédéfinies. Si le moteur perd un pas, c−à−d si la charge définie était plus importante que la puissance que peut fournir le moteur, la partie devant être positionnée ne se trouve plus en position voulue. Des erreurs peuvent ainsi se produire ; il faut les surveiller dans l’ensemble du système en utilisant, par exemple, un interrupteur de fin de course.

Fréquence marche−arrêt

Un autre facteur important pour l’utilisation des moteurs pas à pas est la " fré quence marche−arrêt ". Il s’agit de la fréquence ou de la vitesse auxquelles le mo teur pas à pas peut démarrer et s’arrêter en toute sûreté pour atteindre le couple à fournir, c−à−d démarrer et s’arrêter de nouveau sans perte de pas.

Les pertes de pas peuvent se produire aussi bien pendant la décélération (arrêt) que pendant l’accélération !

Fréquences de résonance

En appliquant un courant fixe pour le couple de maintien maximal d’un moteur pas à pas, celui−ci peut avoir tendance à osciller. Comme le moteur pas à pas est un moteur synchrone, il suit le champ défini dans des limites très étroites. Si aucune charge n’est appliquée, le rotor oscille en raison du très faible moment d’inertie au−delà du pas prévu. Si l’excitation suivante se produit à un moment défavorable, le système entre en résonance.

Les apparitions de résonances peuvent être réduites en appliquant les mesures suivantes :

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MTRE−ST42−48S−..

 Dans la pratique, on essaie de régler la fréquence marche−arrêt sur une plage

On peut pallier à cela en augmentant la fréquence marche/arrêt ou en rédui

 Passer du mode plein pas au mode demi−pas ou quart de pas peut également

Il est judicieux de toujours faire tourner le moteur à sa charge nominale. Si cela

Courant de phase

Le courant de phase est le courant qui circule dans un enroulement. Lorsque le courant de phase est au maximum, le moteur pas à pas atteint son couple de maintien maximal. Le courant de phase devrait être adapté à la charge. Cela signi fie qu’il n’est pas toujours judicieux de régler le courant de phase du moteur au maximum. Si aucune charge n’est appliquée au moteur ou un couple plus faible que son couple nominal, il peut avancer de quelques pas de trop ou entrer en ré sonance (voir plus haut), ce qui a le même effet qu’une perte de pas. Le courant de phase réglé circule à tout moment dans les enroulements actifs du moteur, même lorsque ce dernier est à l’arrêt. Cela présente deux avantages : d’une part, le moteur présente un certain couple de maintien, il peut donc être chargé à l’arrêt avec ce couple et d’autre part, il se réchauffe également à l’arrêt. Si ce couple de maintien n’est pas nécessaire pendant l’arrêt, il est judicieux de réduire le courant de phase à l’arrêt du moteur. Le contrôleur de moteur pas à pas Festo SEC−ST−48−6−P01 possède cette option.

plus élevée (env. 200 Hz et plus) car les moteurs pas à pas présentent plu sieurs fréquences de résonance dans les plages de fréquence faibles.

sant le courant de phase.

être utile.

n’est pas possible, il faudrait réduire le courant de phase.

Si l’on tient compte des caractéristiques des moteurs pas à pas, on obtient une bonne variante du positionnement avec une précision satisfaisante.

Procédure pour régler correctement le moteur pas à pas

Détermination de la vitesse possible pour une charge connue

Si l’on connaît le couple appliqué à la transmission, il est possible de déterminer la vitesse possible à partir de la courbe caractéristique couple−vitesse. (voir chapitre Courbes caractéristiques). Il faut tenir compte du fait que la plage utile de la vitesse dépasse la vitesse d’env. 80 % du couple maximal. En outre, la perte de couple du moteur est si importante qu’il y a un risque de perte de pas.

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Il faut s’attendre à l’apparition de résonances en mode plein pas. Comme ces réso nances dépendent toujours du système, on ne peut pas toujours dire où celles−ci vont apparaître. Il est donc nécessaire de procéder à des essais. En général, le mode demi−pas est utile pour réduire les résonances. Si le moteur tourne sans charge, le courant doit être réduit. Un courant trop important peut également provoquer des résonances et donc une perte de pas.

Exemple

Fig.4: Courbe en haut S1 − mode plein / Courbe en bas S2 − mode demi−past M = Couple, n = Vitesse

Il est à présent possible de déterminer la vitesse maximale en mode plein pas ou demi−pas en fonction du couple défini à partir de la courbe caractéristique. (Sur l’exemple, env. 1100 tours/min en mode demi−pas).

Détermination de la fréquence marche/arrêt

Il est intéressant de régler la fréquence marche−arrêt aussi haut que possible car des résonances peuvent apparaître dans les faibles plages de fréquences et entraî ner des pertes de pas. On augmente la fréquence marche−arrêt jusqu’à ce que la transmission perde des pas au démarrage. Ensuite, on réduit à nouveau la fréquence marche−arrêt de 20 % pour s’assurer qu’il n’y aura pas de perte de pas pendant l’accélération. On peut choisir une valeur de démarrage de 400 Hz pour de petites transmissions et d’env. 200 Hz pour de grandes transmissions.

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MTRE−ST42−48S−..

Comment éviter l’apparition de résonances ? Conseils et astuces !

S Adopter le mode demi−pas au lieu du mode plein pas

S Réduire le courant de phase (le régler sur la valeur réellement nécessaire).

S Choisir des fréquences de service différentes des fréquences de résonance.

S Rendre plus raides les rampes d’accélération.

S Augmentation du frottement (palliatif)

Le mode demi−pas est plus adapté que le mode plein pas Le moteur pas à pas à 2 phases fonctionne généralement bien en mode demi−pas.

Cela permet de réduire la rigidité mais également la tendance du système à vibrer.

La fréquence de service est souvent proche de la fréquence de résonance ou d’un multiple de celle−ci. De petites différences par rapport à la fréquence de pas " critique " donnent souvent de bons résultats.

Ainsi, le moteur pas à pas " passe " rapidement à travers les zones critiques et n’a pas autant tendance à osciller.

Le frottement a un effet amortisseur sur l’ensemble du système ; cependant, le couple utile diminue.

Moteur pas à pas MTRE−ST−...

Le moteur pas à pas MTRE−ST−... sert à entraîner des axes de vis et de courroies

crantées de la série DGE−... .

Des entrées TOR permettent de commander le sens de rotation et le pas. Le mo teur MTRE−ST42−48S−AB dispose aussi d’un frein.

Performances :

 Etage de sortie bipolaire à découpage  Tension d’entrée de 24 VCC à 48 VCC  Courant de phase réglable jusqu’à 1,2 A en 8 niveaux  Réduction de courant automatique à 30 %  Pas complet, demi−pas, quart de pas, cinquième, huitième et dixième de pas

possibles  Fréquence de pas 40 kHz max.  Fonction de protection contre la surtempérature et les courts−circuits

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MTRE−ST42−48S−..

Partie contrôleur

La communication entre des commandes de niveau supérieur, p. ex. des automa tes programmables (API), s’effectue via des entrées et des sorties. Les entrées sont complètement isolées électriquement. Il est possible de les com mander en 5 V ou 24 V. (voir paragraphe Interfaces utilisateur).

Etage de sortie de puissance

L’étage de sortie de puissance intégré peut commander des courants de phase jusqu’à 1,2 A. Le réglage du courant de phase s’effectue via des interrupteurs DIP (voir paragraphe Entrée Direction).

Surveillance interne

L’étage de sortie dispose d’un arrêt de surtempérature ainsi que d’une surveil lance des courts−circuits entre les branches du moteur ou par rapport à la terre.

Interfaces utilisateur

Entrée Direction

L’entrée Direction permet de définir le sens de rotation du moteur.

Commande extérieure

(p. ex. SPC200)

Niveau +24V

Niveau +5V

Fig.5

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Dir+24

Dir+5

Dir−

MTRE−ST42−

Optocoupleur alimenté = Direction +

...

MTRE−ST42−48S−..

Avertissement

Comme niveau de signal, il est possible d’utiliser +24 V ou +5 V. Respecter la tension de sortie de votre commande !

Entrée Clock

L’entrée Clock permet au moteur d’exécuter un pas.

Commande extérieure

Front descendant = Largeur de pas

(p. ex. SPC200)

Clk+24

Clk+5

Clk−

MTRE−ST42−...

Fig.6

Avertissement

Comme niveau de signal, il est possible d’utiliser +24 V ou +5 V. Respecter la tension de sortie de votre commande.

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Réglages

Mode Step

Le mode Step peut être réglé par l’utilisateur à l’aide des interrupteurs Dip 1, 2 et 3. Il est pour cela nécessaire d’ouvrir le capot arrière du moteur. A la livraison, le moteur est réglé sur pas complet. Si la commande est réalisée par un API Festo (SPC200), seuls les pas com plets et demi−pas sont supportés.

Note

L’utilisation des demis, quarts, cinquiè mes, huitièmes ou dixièmes de pas a comme résultat des déplacements diffé rents !

Réglage du courant

Le réglage s’effectue via les interrupteurs Dip 4, 5 et 6.

Fig.7

6 5 4 3 2 1

cin quième

huitième

dixième

pas comple

demi− pas

quart de pas

Note

S Régler uniquement le courant effective

ment nécessaire. Le moteur ne doit per dre aucun pas en cas de charge max. Un courant trop élevé a un effet négatif sur le bruit de fonctionnement et échauffe inutilement le moteur.

Réduction du courant I−Red

Pour réduire la charge thermique du moteur à l’arrêt, le courant de phase est abaissé automatiquement de 70 % après une pause de 80 ms.

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Fig.8

MTRE−ST42−48S−..

Avertissement

Des couples de maintien réduits en cas de courant de phase réduit provoquent dans certaines circonstances le glissement des axes montés verticalement.

Tenez compte dans votre application de cette réduction de courant qui ne peut pas être coupée.

6 Montage

Dimensions du MTRE−ST42

voir page suivante

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RAL 9006 recouvert de poudre

Fig.9: Dimensions en ( ) pour MTRE−...−AB (avec frein)

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MTRE−ST42−48S−..

Alimentation électrique du SEC−ST

Pour les puissances nominales comprises dans la plage prévue, un bloc d’alimen tation 48 VCC (p. ex. SVG−SEC−48−6) est nécessaire. Le MTRE−ST peut également fonctionner sur 24 VCC. Dans ce cas, il faut s’accommoder d’une perte de dynami que.

Avertissement

Un condensateur de lissage d’au moins 2200 F/63 V doit être branché sur l’alimentation pour éviter un dépassement de la tension admissible.

Attention, une inversion des connexions peut détruire l’appareil.

7 Installation

Matériel / Fabricant

Attention

Pour le câblage du système, utilisez exclusivement les câbles indiqués ci−après. Ceci est indispensable pour garantir le parfait fonctionnement du système.

Attention

Des câbles de confection incorrecte peuvent endommager l’électronique et déclencher des mouvements imprévus du chariot. Tester chaque câble confec tionné selon la notice de montage des câbles. S’assurer que le câblage est cor rect et que les connecteurs sont montés avec une bride de serrage.

Nous recommandons les câbles Festo suivants pour le raccordement de nos systè mes de positionnement électriques :

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MTRE−ST42−48S−..

Câble Désignation

KMTRE−ST42−5 Câble de moteur 5 m

KMTRE−ST42−10 Câble de moteur 10 m

KMTRE−ST42−x Câble de moteur x m (jusqu’à 10 m)

Connecteurs et affectations des broches des connecteurs

Broche

Fonction

n°

MTRE− ST42−48S−A A

1 de +24 à 48 VCC de +24 à 48 VCC

2 Dir (direction)

+5V

Fonction MTRE− ST42−48S−AB

Dir (direction) +5V

Fig.10

Brochen°Fonction MTRE−ST42−48S−A A Fonction MTRE−ST42−48S−AB

3 Clk (cycle) +5 V Clk (cycle) +5 V

4 Clk (cycle) +24 V Clk (cycle) +24 V

5 GND Masse et frein 

6 Dir (direction)  Dir (direction) 

7 Dir (direction) +24 V Dir (direction) +24 V

8 Clk (cycle)  Clk (cycle) 

9 NC Frein +24 V

Raccordement des câbles de liaison

Note

Le raccordement au secteur et le montage des interrupteurs secteur, transfor mateurs, dispositifs de sécurité et filtres réseau doivent être effectués exclusi vement par un électricien.

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MTRE−ST42−48S−..

Attention

S Ne raccorder aucun câble à l’électronique et ne débrancher aucun câble tant

S Avant l’installation, recontrôler impérativement tous les câbles, car l’affecta

S S’assurer que les câbles sont pourvus d’une bride de serrage. En cas de fonc

que l’installation est raccordée à l’alimentation. Sinon, l’électronique de puissance et le moteur peuvent être endommagés.

tion erronée des broches peut entraîner des dysfonctionnements graves.

tionnement avec un axe linéaire à bras mobile ou avec plusieurs axes, les câbles soumis à une contrainte mécanique doivent être posés dans une chaîne porte−câble.

Fig.11

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Vue des raccordements de l’ensemble du système SEC−ST

L’ensemble du système SEC−ST est représenté sur la figure 9 de la page précé dente. Les composants suivants sont nécessaires au fonctionnement du SEC−ST :

 Bloc d’alimentation de 24 à 48 VCC (p. ex. SVG−ST−48−6)  Moteur (MTRE−ST...)  Câble de commande (KSPC−SECST−1,5)  Commande (API p. ex. SPC200 avec carte pour moteur pas−à−pas

SPC200−SMX−1)

Raccordement du MTRE−ST à l’alimentation électrique

1. S’assurer que l’alimentation électrique est coupée.

2. Serrer les câbles d’alimentation dans les bornes d’alimentation. (pour le câble KMTRE−ST42... gris GND, blanc +24 V).

3. Pour le MTRE−ST42−48S−AB, raccorder le câble de frein +24 V.

4. Brancher le connecteur Sub−D sur le moteur et serrer les vis.

Attention

S’assurer avant le fonctionnement du moteur que le frein est desserré par l’application d’une tension de +24 VCC.

Raccordement du MTRE−ST à la commande (SPC200)

1. S’assurer que l’alimentation électrique est coupée.

2. Enficher le connecteur 15 pôles Sub−D dans la carte de commande des moteurs pas à pas du SPC200.

3. Raccorder la tresse de mise à la masse du câble à la borne de terre PE.

Conducteur de protection PE et raccordements du blindage

Consignes de connexion

Le blindage du câble moteur est relié au point de raccordement PE central. Le conducteur PE du secteur est également relié à ce point central. Pour des grandes longueurs, des mesures de protection CEM particulières doivent être respectées.

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MTRE−ST42−48S−..

Avertissement

Par mesure de sécurité, tous les conducteurs de protection PE doivent impérati vement être raccordés avant la mise en service.

Le conducteur PE du secteur est relié au point de raccordement PE central du SEC−ST.

Veiller à créer des surfaces de contact les plus larges possibles pour le branche ment de la terre des appareils sur la plaque de montage, afin de bien dériver les perturbations HF.

Séparation électrique

Lors de la conception du MTRE−ST, on a particulièrement soigné l’immunité aux perturbations. Pour cette raison, les différents modules fonctionnels sont isolés électriquement. La transmission des signaux à l’intérieur du MTRE−ST s’effectue à l’aide d’optocoupleurs.

Mesures à prendre dans le cadre du respect des directives CEM

Lorsque toutes les lignes de raccordement sont correctement montées et câblées avec des câbles Festo, les moteurs MTRE−ST sont conformes aux prescriptions des normes génériques correspondantes DIN EN 61000−6−4 (émission de perturba tions) et DIN EN 61000−6−2 (immunité aux perturbations).

L’émission de perturbations et l’immunité aux perturbations d’un équipement dépendent toujours de la conception globale de l’entraînement qui contient les composants suivants :

 Alimentation électrique  Moteur

 Electromécanique  Exécution et type de câblage  Commande de niveau supérieur

S S’assurer que tous les composants respectent les directives CEM.

S N’utiliser que des produits d’origine Festo.

Vous avez ainsi l’assurance que le concept global de votre entraînement respecte les directives CE M.

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8 Mise en service

Mise en service du MTRE−ST

S Régler le courant de la branche selon le paragraphe Réglage du courant.

S Régler l’angle de pas désiré selon le paragraphe Mode Step. S Vérifier si l’angle de pas réglé est pris en compte par la commande de position

nement. (Voir également le manuel du module d’indexage du moteur pas à pas du SPC200.)

Une fois que tous les raccordements ont été exécutés, voir chapitre 7, l’alimenta tion électrique peut être mise sous tension. Le moteur raccordé peut alors éven tuellement exécuter un pas. Pour cette raison, il est recommandé de soumettre à un essai le moteur sans la charge.

Attention

S’assurer avant le fonctionnement du moteur que le frein est desserré par l’application d’une tension de +24 VCC.

Note

Tous les réglages effectués sur le MTRE−ST sont activés seulement après arrêt et remise sous tension.

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9 Diagnostic et traitement des erreurs

Panne Cause Possibilités

Le moteur n’exécute aucun pas

Le moteur perd des pas.

Câble moteur défectueux Vérifier le câble moteur.

Frein non activé Desserrer le frein en appliquant

La tension d’alimentation est inférieure à 21 VCC ou supérieure à 51 VCC

Le moteur ne peut pas délivrer le couple demandé.

Fréquence trop élevée. Réduire la fréquence

10 Caractéristiques techniques

Type de moteur M TRE−ST42−48S−A A MTRE−ST42−48S−AB

Tension nominale 24 ... 48 VCC +5/−10 %

Réglage du courant 0,3 ... 1,2 A (pas de 0,2 A)

Couple de maintien M 0,34 Nm

Angle de pas ö 1,8° ±5 %

Moment d’inertie de l’entraînement J

0,068 kg cm

24 VCC.

Mesurer la tension d’alimentation

Vérifier les caractéristiques du moteur pour savoir quel couple peut être délivré.

(commande)

0,07 kg cm

Couple de maintien du frein M  0,4 Nm

Puissance du frein P  6 W

Tension du frein V  24 V

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Type de moteur MTRE−ST42−48S−ABMTRE−ST42−48S−A A

Tension du frein V  24 V

Poids du produit m 0,45 kg 0,55 kg

Contrôleur intégré Oui

Réduction de courant 70 %

Réglage du pas Complet, 1/2, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10

Signaux E/S Cycle (Clk) 5 V ou 24 V

Direction (Dir) 5 V ou 24 V

Température ambiante 0 ... +50 °C

Température de stockage − 25 ... +60 °C

Humidité relative

45 ... 80 %

(sans condensation)

Indice de protection IP54

Homologation et normes Directives CEM :

DIN EN 61000−6−4 Emission de perturbations (Industrie)

DIN EN 61000−6−2 Immunité aux perturbations (Industrie) Directives sur les basses tensions : DIN VDE 0113 (IEC/DIN EN 60204−1) Directives machines : EN 60034 partie 1 et 5

Le composant est destiné à être utilisé dans le domaine industriel.

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11 Courbes caractéristiques

avec tension nominale 24 V

M [Nm]

n [1/min]

avec tension nominale 48 V

M [Nm]

1 Plein pas 2 Demi−pas

Fig.12: (p. ex. fig. 1. chapitre Présentation du système).

n [1/min]

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Motore passo−passo con controller incorporato tipo MTRE−ST42−48S−..Italiano

1 Elementi di comando ed attacchi

Anello di centratura

2 Albero motore

3 Fori di fissaggio

Fig.1

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4 Connettore Sub−D

5 Striscia interruttori DIL

(in posizione nascosta)

6 Motore con controller incorporato

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2 Funzionamento ed impiego

I motori passo−passo MTRE−ST42−48S−AA e −AB, che nel presente documento ver ranno identificati come MTRE−ST−... (Motor Electronic Stepper) vengono impiegati in ambito industriale e in modo particolare vengono applicati agli assi lineari con trasmissione a vite a ricircolo di sfere e con trasmissione a cinghia dentata della

serie DGE−... .

Funzioni supple

MTR−..−..−...−AB

mentari

A Nessuna Funzioni sup

G Riduttore

B Freno

Fig.2

plementari

3 Trasporto e stoccaggio

S Tenere in considerazione il peso del

MTRE−ST−... .

A seconda dell’equipaggiamento, il MTRE−ST−... può arrivare a pesare ca. 1/2 kg.

S Prendere adeguate misure allo scopo di assicurare le seguenti condizioni di

stoccaggio: Stoccare il prodotto per tempi brevi in locali freddi, asciutti, ombreggiati e non esposti ad agenti corrosivi.

Fig.3

4 Condizioni di utilizzo

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Nota

L’uso improprio può causare il cattivo funzionamento del prodotto.

S Provvedere affinché le indicazioni contenute nel presente capitolo vengano

S Confrontare i valori limite indicati nelle presenti istruzioni d’uso (ad es. di pres

sioni, forze, momenti, masse, velocità e temperature) con l’applicazione speci fica.

Solamente mantenendo le sollecitazioni entro i limiti previsti è possibile assi curare un funzionamento dell’MTRE−ST−... conforme alle direttive di sicurezza del settore.

S Adottare misure adeguate allo scopo di assicurare il rispetto delle norme spe

cifiche ad es. dell’associazione di categoria o di enti nazionali concernenti il luogo di impiego.

S Rimuovere tutti gli imballaggi ad eccezione della calotta di copertura della

connessione elettrica. Gli imballaggi possono essere riciclati in base al materiale di cui sono composti

(eccezione: carta oleata = rifiuto non riciclabile).

S Tenere conto delle condizioni ambientali esistenti. S Utilizzare l’MTRE−ST−... nello stato originale, senza apportare modifiche non

autorizzate.

S L’MTRE−ST−... deve venire impiegato esclusivamente per usi industriali e

commerciali stazionari. La sicurezza dalle interferenze elettromagnetiche dei componenti elettronici di potenza non è predisposta per il funzionamento in impianti in movimento, in case e industrie collegate direttamente alla rete a bassa tensione.

S L’MTRE−ST−... deve venire azionato in un ambiente di lavoro sicuro. Per

l’impiego all’interno di impianti è necessario predisporre adeguati sistemi di arresto di emergenza.

sempre osservate. In tal modo si garantisce un impiego corretto e sicuro del prodotto.

5 Panoramica del sistema

Informazioni generali sui sistemi con motori passo−passo

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Descrizione

I motori passo−passo costituiscono una forma costruttiva speciale dei motori sin croni e vengono azionati mediante impulsi di corrente generati da un’apposita centralina. A ogni impulso corrisponde sempre lo stesso angolo di rotazione. Ciò rende possibile l’esecuzione di istruzioni di posizionamento senza retroazione. I motori passo−passo vengono sfruttati per il loro moto rotatorio "digitale" per adempiere a funzioni di commutazione e all’interno di sistemi di posizionamento; a questo proposito occorre tuttavia sottolineare che il sistema di comando centrale, non ricevendo nessun segnale di risposta, non può verificare se il motore abbia effettivamente eseguito il passo.

Precisione e risoluzione

L’angolo del passo varia in relazione alle caratteristiche costruttive del motore; nei motori passo−passo a 2 fasi Festo l’angolo è di 1,8° (+/−5%) per la modalità di fun zionamento a passo completo. Un passo singolo viene generato mediante l’ali mentazione elettrica alternata di due bobine all’amperaggio massimo. A ogni com mutazione dell’alimentazione della corrente, il motore passo−passo esegue un passo di 1,8°. È tuttavia possibile predisporre il motore per l’alimentazione contemporanea delle due bobine con due livelli di amperaggio diversi: in tal caso, ai diversi livelli di amperaggio corrispondono mezzi passi oppure quarti, quinti, ottavi o decimi di passo, il che assicura con elevatissima accuratezza la massima risoluzione di posi zionamento del motore passo−passo.

La corsa incrementale minima (risoluzione) di un asse lineare viene determinata dall’angolo di passo del motore (numero di passi per giro) e della costante di avan zamento dell’asse lineare (determinata dal diametro del pignone motore o dal passo dell’asta filettata).

Per il calcolo procedere come segue:

Numerodipassipergiro +

Risoluzione +

CostantediavanzamentodellȀasseX

Rapportoditrasmissione

Angolodipasso.delmotore

360°

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Esempio:

Angolo di passo del motore: 0,9° (+/− 5%), nel semipasso Costante di avanzamento dell’asse lineare:

Rapporto di trasmissione: 1/4 (rapp. di riduzione = 4 )

Dal suddetto esempio risulta una risoluzione pari a 0,075 mm per passo. Tutte le posizioni che questa combinazione motore−gruppo di trasmissione−asse è

in grado di eseguire sono divisibili per 0,075. Al contrario, in caso di funzionamento con quarti di passo, la risoluzione è addirit tura di 0,0375 mm; il funzionamento con decimi di passo consentirebbe addirittura una risoluzione di 0,00375 mm per passo. Nel calcolo occorre ovviamente tenere in considerazione anche il gioco assiale, il gioco torsionale dei rotismi presenti e la tolleranza propria del motore passo−passo. Quest’ultima va sempre considerata come valore assoluto del passo completo, in modo particolare negli impieghi in cui è richiesta massima precisione di posizio namento.

120 mm/giro

Criteri generali

Per quanto si possa essere indotti a ritenere che i motori passo−passo siano di facile impiego, vale la pena ricordare che non sono in grado di adempiere a fun zioni di controllo: ciò significa che il sistema di comando centrale, non ricevendo nessun segnale di risposta, non è in grado di verificare in alcun modo se il motore abbia effettivamente eseguito il passo. Per questo motivo è fondamentale, ai fini della scelta di un motore, analizzarne accuratamente la curva caratteristica coppia/numero di giri per definire se il mo tore sia veramente in grado di movimentare il carico previsto con parametri di velo cità e di accelerazione ottimali. Nel caso in cui il motore perda un passo (in altre parole: se il carico movimentato è troppo elevato per l’energia erogata dal motore), non è più possibile garantire la precisione di posizionamento dei particolari. Ne possono risultare degli errori che devono essere monitorati e rilevati all’interno del sistema, ad esempio mediante interruttori di fine corsa.

Posizionamento con frequenza Start− Stop

Un altro parametro fondamentale per un buon utilizzo dei motori passo−passo è rappresentato dalla cosiddetta frequenza Start−Stop: è la frequenza o il numero di

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giri con i quali il motore passo−passo è in grado di funzionare e di arrestarsi in modo sicuro, ossia senza perdere il passo, erogando al contempo la coppia richie sta.

I motori possono perdere il passo sia in fase di decelerazione (arresto) che in fase di accelerazione!

Vibrazioni di risonanza

Il motore passo−passo tende a vibrare per effetto dell’applicazione di una corrente costante finalizzata ad assicurarne la coppia di mantenimento massima. Essendo come principio di funzionamento un motore sincrono, il motore passo−passo segue in modo estremamente preciso il campo di funzionamento previsto. Se non viene applicato nessun carico, il rotore, a causa del suo limitatissimo momento di iner zia, presenta vibrazioni superiori al passo prefissato. Se l’impulso di eccitazione per il passo successivo viene trasmesso in un momento inopportuno, nel sistema si generano delle vibrazioni.

Per limitare la possibilità di tale inconveniente, è possibile adottare le seguenti misure preventive:

 Dal momento che i motori passo−passo presentano vibrazioni di risonanza più

Per porre rimedio a tale inconveniente, oltre a incrementare la frequenza Start−

La situazione può essere migliorata anche mediante la commutazione dal

È sempre efficace alimentare il motore al carico nominale proprio. Nel caso in

evidenti con frequenze basse, è possibile cercare di spostare la frequenza Start−Stop su un intervallo superiore (ca. 200 Hz e oltre).

Stop è possibile ridurre anche la corrente di fase.

passo completo al mezzo passo o al quarto di passo.

cui questo non fosse possibile, è consigliabile ridurre la corrente di fase.

Corrente di fase

Si definisce corrente di fase la corrente che scorre attraverso la fase di un avvolgi mento. Quando la corrente di fase è massima, il motore passo−passo presenta il massimo valore di coppia di mantenimento. Per un buon funzionamento del mo tore, la corrente di fase dovrebbe essere preferibilmente modulata in funzione del carico e non necessariamente al valore massimo. In caso di sollecitazione del mo tore in assenza di carico o con un momento inferiore al suo momento nominale, questo può eseguire un numero eccessivo di passi o presentare delle vibrazioni (vedi sopra), che producono lo stesso effetto di una perdita di passi. La corrente di fase preimpostata scorre attraverso le bobine di volta in volta attive del motore, anche quando questo è fermo. Questa caratteristica presenta il van

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taggio da un lato di assicurare una certa coppia di arresto del motore, che gli con sente di essere sollecitato da fermo con la coppia di mantenimento propria e dall’altro di mantenere il motore in temperatura anche in caso di inattività. Nel caso in cui non sia necessario avere questo valore della coppia di mantenimento quando il motore è fermo, è opportuno ridurre la corrente di fase a motore fermo. Questa funzione è già predisposta nel controller per motori passo−passo Festo SEC−ST−48−6−P01.

Utilizzando adeguatamente questa caratteristica intrinseca dei motori passo− passo, è possibile realizzare un’interessante soluzione di posizionamento con un grado di precisione soddisfacente.

Istruzioni per un’accurata regolazione dei motori passo−passo

Determinazione del regime consentito in funzione del carico

Se è nota la coppia che viene applicata al gruppo motore, è possibile calcolare il numero di giri consentito del motore in base alla curva caratteristica della coppia e del numero di giri. (vedi Capitolo Curve caratteristiche) Tenendo presente che l’intervallo di regime risulta utilizzabile finché il motore è in grado di erogare l’80% della sua coppia nominale. A valori superiori si registra una perdita di coppia del motore tale da aumentare il rischio di perdita di passi.

Nella modalità a passo completo è praticamente certa la presenza di vibrazioni di risonanza, ma dipendendo queste ultime dalle caratteristiche del sistema, non è sempre possibile determinare con precisione in che punto si possano verificare e per questo motivo è necessario eseguire delle modifiche. In generale risulta più utile impiegare il motore in modalità semipasso, per limitare la possibilità di vibrazioni. In caso di azionamento del motore senza carico, è op portuno ridurre il livello della corrente: anche la presenza di valori di corrente troppo elevati può infatti dare luogo a vibrazioni e di conseguenza a perdite di passi.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Italiano

MTRE−ST42−48S−..

Esempio:

Fig.4: Curva alto S1 − passo completo / curva basso S2 − semipasso M = Coppia, n = Numero di giri

Sulla base della cur va caratteristica è possibile definire quale sia la velocità mas sima di esercizio consentita del motore passo−passo in funzione della coppia appli cata nelle modalità a passo completo o a semipasso (nell’esempio: ca. 1100 giri/ min con semipasso)

Determinazione della frequenza Start− Stop

È consigliabile mantenere valori elevati di frequenza Start− Stop, dal momento che è soprattutto in bande di frequenza limitate che si presentano vibrazioni di riso nanza più evidenti che danno origine alle perdite di passi. Incrementare la frequenza Start− Stop, finché si nota una perdita di passi del gruppo motore all’avviamento. Procedere quindi a ridurre ulteriormente la fre quenza Start− Stop almeno del 20%, per garantire che non si verifichi nessuna per dita di passi in fase di accelerazione. Sono ammissibili valori iniziali di frequenza di 400 Hz per gruppi motore piccoli e di ca. 200 Hz per gruppi motore grandi.

Consigli e suggerimenti per la soppressione delle vibrazioni di risonanza

S Modalità a semipasso e non a passo completo.

In generale il semipasso è migliore del passo completo. Nella modalità semi passo il motore passo−passo a 2 fasi fornisce in generale buone prestazioni funzionali.

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Italiano

MTRE−ST42−48S−..

S Registrare la corrente di fase su un valore più basso (sul valore minimo indi

spensabile). Una corrente di fase bassa riduce la rigidità del sistema, ma d’altra parte ne limita la sensibilità alle vibrazioni.

S La frequenza operativa è inversamente proporzionale alle vibrazioni di riso

nanza. La frequenza operativa presenta spesso valori analoghi a quello in cui si gene rano le vibrazioni di risonanza o ad un loro multiplo. Nella maggior parte dei casi, scostamenti minimi dalla frequenza dei passi "critica" assicurano le mi gliori prestazioni.

S Adottare rampe di accelerazione con maggiore pendenza.

Questa soluzione mette il motore passo−passo in condizione di "attraversare" bande di frequenza critiche in tempi brevi, proteggendolo quindi almeno in un primo tempo in maniera efficace dalle vibrazioni.

S Incrementare l’attrito (soluzione di emergenza).

L’attrito produce un effetto di ammortizzazione sull’intero sistema, ma deter mina d’altra parte la perdita di coppia utile.

Motore passo passo MTRE−ST−...

Il motore passo−passo MTRE−ST−... è destinato all’azionamento degli assi lineari con trasmissione a vite a ricircolo di sfere e con trasmissione a cinghia dentata

della serie DGE−... .

Tramite l’impostazione di ingressi digitali è possibile regolare la direzione e il passo. Il motore MTRE−ST42−48S−AB è inoltre equipaggiato con un freno.

Caratteristiche di potenza:  Driver bipolare modulatore meccanico

 Tensione di ingresso 24 ... 48 VCC  Corrente di fase fino a 1,2 A regolabile in 8 livelli  Riduzione automatica della corrente al 30 %  Possibili passi completi, mezzi passi, quarti, quinti, ottavi e decimi di passo

 Frequenza di passo massima 40 kHz  Funzione di sicurezza contro sovratemperatura e cortocircuito

Festo MTRE−ST42−48S−.. 0503b Italiano

MTRE−ST42−48S−..

Il controller

La comunicazione con i comandi di livello superiore, ad es. i comandi a logica pro grammabile (PLC), avviene tramite ingressi ed uscite. Gli ingressi sono ad isolamento galvanico completo. Possono essere alimentati a 5V oppure a 24 V (v. Par. Interfacce utente").

Modulo terminale di potenza

Il modulo terminale di potenza integrato è in grado di comandare fino a 1,2 A di corrente di fase. La corrente di fase viene regolata tramite un commutatore DIP− switch (v. Par. Ingresso Direction").

Monitoraggio interno

Il modulo terminale dispone di un dispositivo di interruzione in caso di sovratem peratura nonché di una funzione di monitoraggio in caso di cortocircuito tra loro delle fasi motore oppure in caso di GND.

Interfacce utente

100

Ingresso Direction

Tramite l’ingresso Direction viene definita la direzione di rotazione del motore.

Sistema di comando esterno

(ad es. SPC200)

Dir+24

+24V Livello

Dir+5

+5V Livello

Dir−

Optoaccoppiatore alimentato = direzione+

Fig.5

MTRE−ST42−

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...

Festo MTRE-ST User Manual [en, de, es, fr, it]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual

Typ MTRE−ST42−48S−..Deutsch

1 Bedienteile und Anschlüsse

2 Funktion und Anwendung

3 Transport und Lagerung

4 Voraussetzungen für den Produkteinsatz

5 Systemübersicht

Allgemeines zu Schrittmotorsystemen

Beschreibung

Genauigkeit und Auflösung

Beispiel

Grundsätzliches

Resonanzfrequenzen

Strangstrom

Vorgehensweise zur richtigen Einstellung des Schrittmotors

Ermitteln der möglichen Drehzahl bei bekannter Last

Wie können Resonanzerscheinungen unterdrückt werden ? Tips und Tricks!

Controllerteil

Leistungsendstufe

Interne Überwachung

Benutzerschnittstellen

Eingang Direction

Eingang Clock

Einstellungen

Der Stepmodus

Die Stromeinstellung

6 Montage

7 Installation

Material/Hersteller

Steckverbinder und deren Pinbelegungen

Verbindungskabel anschließen

Anschlusshinweise

Galvanische Trennungen

8 Inbetriebnahme

9 Diagnose und Fehlerbehebung

10 T echnische Daten

11 Kennlinien

1 Operating parts and connections

2 Method of operation and use

3 Transport and storage

4 Conditions of use

5 System overview

General information on stepping motor systems

Description

Accuracy and resolution

Example

Basic information

Resonance frequencies

Phase current

Procedure for correctly adjusting the stepping motor

Determining the possible speed with known load

Example

How can incidences of resonance be suppressed? Tips and tricks!

Controller part

Final output stage

Internal monitoring

User interfaces

Direction input

Clock input

Settings

The step mode

The current setting

6 Fitting

7 Installation

Material/Manufacturer

Plug connectors and their pin assignments

Connecting the cable

PE protective conductor and screening connections

Connection instructions

Electrical isolation

Measures for complying with EMC guidelines

8 Commissioning

9 Diagnosis and error treatment

10 T echnical specifications

11 Characteristiccur ves

Motor paso a paso con controlador integrado tipo MTRE−ST42−48S−..Español

1 Elementos operativos y conexiones