riduttore di precisione. Un po' di storia.

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jpquattro
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riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » martedì 8 dicembre 2020, 16:13

Salve a tutti.
Come ho accennato nella presentazione sono un ex tecnico del CNR in pensione. In tempi passati fra i vari progetti a cui ho partecipato ne avevamo uno che prevedeva la costruzione di un ponte laser per trasmissione dati (si tratta di TANTI anni fa...) il progetto è andato a monte per motivi che neanche ricordo più.
Fra le cose che erano state comprate e sono rimaste inutilizzate nella mia stanza per molti anni, c'era un telescopio riflettore incompleto, privo di qualsivoglia supporto e di cercatore.
Quando sono andato in pensione, invece di buttar via lo scatolone, me lo sono portato a casa, ovviamente con le autorizzazioni del caso (non interessava a nessuno).
Lo scatolone è rimasto in un angolo nel mio ripostiglio, fino a che, riordinando, l'ho tirato fuori.
E' venuto fuori un telescopio riflettore Konus vega da 4,5" focale 900 mm con oculare. Non è niente di che, ma è ancora "made in Japan" e lo specchio appare perfettamente conservato.
Mi è venuta l'idea di fargli un supporto e successivamente montarci una telecamera CCD da connettere al PC... Così magari lo metto in soffitta e lo faccio uscire dall'abbaino per osservare un cielo quasi libero.
Mi sono messo a studiare come sono fatte le montature dei telescopi.
La faccio breve, cercando di semplificare un argomento molto complesso.

La base di partenza è una montatura equatoriale, che ha cioè l'asse di rotazione parallelo all'asse terrestre, in questo modo si può mantenere l'oggetto in osservazione inquadrato anche per molte ore con un meccanismo di rotazione manuale o motorizzato che faccia fare al telescopio un giro ogni 24 ore.

questo è il meccanismo a cui faccio riferimento.
Il punto è che se uno fa solo osservazione usa il puntamento manuale e sopporta in silenzio i ballonzolii dell'immagine quando deve correggere il puntamento per compensare la rotazione terrestre.
Se invece si vuole tentare di fare fotografia o riprese video, il tremolio produce sfocature anche con movimenti di ottima qualità (l'immagine è "mossa").

Per stabilire i termini del problema, mettiamo qualche paletto. Una riduzione a vite senza fine, con la corona fra 240 e 480 denti, costa qualche migliaio di euro, la vite deve fare un giro in 3-6 minuti (dipende da quanti denti ha la corona).
Se la ruota ha un diametro compreso fra diciamo 200 e 400 mm un errore di lavorazione di un solo centesimo di mm porta irregolarità del movimento di decine di secondi d'arco che già provocano una bella sfocatura.
A questo si deve aggiungere l'ulteriore riduzione fra il motore e la vite che introduce ulteriori errori angolari.

Ora io una ruota a 240 denti con una precisione di 0,01 mm non la so costruire, (ne entrerebbe nel mio myford...) e comunque dopo dovrei costruire una ulteriore riduzione a molti ingranaggi con precisione comparabile.
Quindi mi debbo inventare qualche cosa.

Segue alla prossima puntata. Non uccidetemi.

Paolo

jpquattro
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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » martedì 8 dicembre 2020, 16:59

Dunque veniamo alle ipotesi di lavoro.
Qualcuno ha realizzato una riduzione a cinghie dentate, se la ritrovo provo a linkare un'immagine.
Purtroppo i denti che ingranano nella puleggia credo provochino una irregolarità di movimento superiore al centesimo di cui parlavo... Il grande vantaggio sarebbe lavorare con materiale commerciale.
Io ho pensato di tentare una costruzione di una riduzione a filo di acciaio, filo unifilare non cavo, che provocherebbe già lui irregolarità di movimento.
Visto che la ruota finale deve fare un movimento di massimo 180 gradi, lo slittamento sulla ruota finale non dovrebbe essere un problema.
Il pignone motore potrebbe dare problemi di slittamento, in parte attenuabili facendo un avvolgimento di due o tre giri del filo, tuttavia se il filo aziona anche un encoder ad alta risoluzione questo risolverebbe il problema dello slittamento, nel senso che l'encoder potrebbe fornire l'informazione della velocità reale della ruota (l'encoder non fa resistenza significativa, si muoverebbe alla velocità del filo).
La riduzione a monte del pignone potrebbe essere realizzata forse con cinghie piane o poly-v ribassate (profilo j se la memoria mi aiuta).
l'unità motrice potrebbe essere uno stepping a 200 o 400 passi pilotato da un'elettronica che realizzino micro stepping per ridurre le irregolarità di rotazione.
Disegni ancora non ne ho, per ora sono solo idee che sto rimuginando.
Problemi? Tanti. Cominciando dal banale "Può funzionare?"

Problemi che non hanno neanche una ipotesi di soluzione:

-L'asse principale cuscinetti a rulli conici o bronzine con sede conica per avere un recupero del gioco? o altro?
-un pignone che giri centrato con un errore di eccentricità inferiore a un centesimo, anche sotto la trazione del filo... come si costruisce?
-l'asse dell'encoder deve essere centrato anche lui come tutto il resto e deve restare tale anche sotto la trazione del filo... come?
-Un sistema artigianale per misurare l'errore del movimento... suggerimenti?

Paolo

turbina

Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da turbina » martedì 8 dicembre 2020, 17:42

Il mio telescopio, un Meade economico da 70mm con montatura Altazimutale ha 2 assi con piccoli motori servo con encoder con ingranaggi in plastica, forse sarebbe il caso di cambiare la vostra montatura equatoriale con una Altazimutale con 2 motori servo inclusi

jpquattro
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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » martedì 8 dicembre 2020, 18:30

...è difficile da spiegare, ma... Io per tutta la vita ho fatto un lavoro che si può riassumere così:
dato un problema che nessuno ha risolto in modo soddisfacente (dove soddisfacente può significare tante cose) trovare una soluzione; se al momento non hai un problema da risolvere, trovane uno che nessuno ha risolto in modo soddisfacente e risolvilo...
Io so che comprare un telescopio usato, migliore di quello nella scatola, mi costa meno in soldi e fatica che risolvere i problemi di cui ho parlato... ma... la mia testa funziona così... aggiungi che sono in pensione, aggiungi anche che il mio cuore scassato non mi permette più progetti impegnativi (nel senso che comportino fatica fisica) mi debbo trovare progetti di questo genere, che impegnino tanto la testa, un po' le mani, ma poco i muscoli.
Insomma il mio problema non è comprare un telescopio economico, ma impegnare il mio tempo in qualcosa di soddisfacente...

Ho dato uno sguardo al Meade, un rifrattore con focale 350. Non riesco a trovare un grafico degli errori di puntamento del suo sistema alt-anzimutale, ma immagino che un treno di riduzione in plastica possa fare poco in confronto ad un sistema a vite senza fine di buona qualità. Per fare una foto su pellicola o su camera digitale ci sarebbero coinvolti non uno ma due meccanismi di precisione, insomma se decidessi di comprare un usato, mi orienterei diversamente.
Non è una critica ma solo questione di gusti...

Paolo

P.S. "la vostra"? Quando ero un bambino molto piccolo mi rivolgevo ai miei genitori usando il voi, ma era il 1950...

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da MauPre75 » martedì 8 dicembre 2020, 19:28

Credo di aver capito il punto, ho già frequentato gente come lei da giovane, e l'apprezzo tanto perché finalmente in pensione so che se la sua formazione la porterà a dare dal primo all'ultimo colpo di manico senza preoccuparsi dell'orologio che eppur si muove lo farà, ed il risultato ci sarà, realizzare ottenendo quelle precisioni è possibile però non ha chiarito se le vuole fare lei personalmente o se vuole rivolgersi a terzi per produrre i singoli pezzi, una volta steso il progetto.
La seguo con interesse.

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » martedì 8 dicembre 2020, 20:21

In passato, volendo fare un lavoro, mi sono costruito prima il macchinario per fare il lavoro e poi con quello ho fatto il lavoro... :D :D
Certamente lo voglio fare io... ma un po' di soluzioni le debbo trovare...
Costruire la coppia ingranaggio vite senza fine sarebbe il meglio, ma è oltre le mie possibilità come attrezzatura.
Il sistema alt anzimutale non risolve il problema, anzi lo raddoppia, nel senso che ne servono due di riduzioni di precisione (più un software che guidi il tutto).
Le trasmissioni a cinghia dentata non credo che risolvano il problema, a meno che si dimostri che una accurata scelta dei materiali mantenga le irregolarità al di sotto di certi limiti (diciamo al di sotto di 20")
Io vorrei provare con una trasmissione a filo o nastro di acciaio (forse il nastro è migliore, perché più sottile (circa 0,1 mm, forse meno) ma mi sa che sia difficile da trovare.
Ho trovato un sito dove si trova la raccolta degli errori periodici di alcune montature equatoriali commerciali:
http://demeautis.christophe.free.fr/ep/pe.htm

Paolo

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » martedì 8 dicembre 2020, 20:24

Scusate, per distrazione ho inviato due volte l'ultimo messaggio... Ma non posso cancellarlo.

Paolo

Mangusta

Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da Mangusta » martedì 8 dicembre 2020, 20:43

Cancellato.

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » mercoledì 9 dicembre 2020, 11:11

Grazie Mangusta.
Dunque... io avrei trovato in rete nastri di acciaio larghi 1/2", lunghi 5 m, in spessori che vanno da 0,05 mm in su.
Sono pensati come spessimetri, quindi la precisione di lavorazione dovrebbe essere buona, purtroppo si tratta sempre di nastri che hanno avuto trattamenti termici, quindi presumibilmente duri e fragili.

Che cosa posso aspettarmi se faccio una ricottura casalinga? A me serve che il nastro metallico si avvolga su un... lo chiamiamo capstan, come quelli dei registratori a nastro? Dicevo mi serve che si avvolga su un capstan relativamente sottile, altrimenti il rapporto di trasmissione diventa disastrosamente basso.

Nel frattempo ho trovato un grafico di un sistema equatoriale con riduzioni a cinghia, sembra abbiano un comportamento molto migliore di quelle a ingranaggi... Forse sono su una strada buona?

Paolo

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » giovedì 10 dicembre 2020, 17:18

Intanto ho ordinato un rotolino di 5 metri di spessimetro in acciaio, spessore 0.05 mm, largo 10 mm, costa più la spedizione del nastro.
Leggendo in giro il "capstan" (sarebbe il pignone di trascinamento solo che non ha denti) deve avere un diametro di 200-500 volte lo spessore, dove i numeri più alti sono riferiti ai nastri trasportatori in acciaio per usi alimentari, per tali usi l'effetto "fil di ferro" è un problema certamente più grosso che per me...
Se avvolgo un metro a nastro (che è spesso circa il doppio) su un asse da 10-12 mm non prende deformazioni permanenti, appena il materiale arriva faccio un test più serio. il carico di rottura a trazione dovrebbe essere nell'ordine di circa 50 Kg...

La puleggia condotta potrebbe essere una banale puleggia per cinghie piatte, in alluminio, a cui montare un asse in acciaio (spinotto di pistone di grosso motore diesel?) per poterla rettificare sul tornio magari montando una base magnetica con un comparatore per verificare l'errore.
Purtroppo è un lavoro che andrebbe fatto presso qualche amico perché una puleggia per avere una riduzione decente dovrebbe essere circa 500 mm E nel mio tornio non entra. Mi sa che debbo tornare a cercare qualche amico al CNR...
In passi successivi di demoltiplica me li debbo costruire in casa perché le pulegge poly-v si trovano facilmente ma per il mio lavoro servono anche queste con una precisione dell'ordine del centesimo...

Il mio terrore è l'effetto fil di ferro...

Paolo

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » lunedì 14 dicembre 2020, 15:23

Intanto ho ordinato un rotolino di 5 metri di spessimetro in acciaio, spessore 0.05 mm, largo 10 mm, costa più la spedizione del nastro.
Arrivato il nastro, ordinato lo spessore 0,05 arrivato lo 0,25. Ho avviato la restituzione, ma mi tocca ricominciare tutto da capo... :evil:
Quello che mi fa impazzire e la ricerca della puleggia...

Paolo

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » venerdì 18 dicembre 2020, 7:54

Il fornitore del nastro di acciaio non ha risposto, vedremo se fa il rimborso.
Comunque con quel coso non ci facevo niente.
Ne ho ordinato un altro, questo da un altro fornitore, questa volta di acciaio inox, sperando sia più tollerante alla flessione.
Il problema resta la puleggia, non riesco a trovare niente di ragionevole. Probabilmente finirò per usare materiale di recupero, forse una ruota in lega leggera per scooter o qualcosa di simile, ne ho viste da 17-18 pollici...
Il problema sarà trovare un tornio abbastanza grande, per tornirla... e qualcuno abbastanza vecchio per ricordarsi come si fa... :)

Di micrometri e relativa base magnetica ne ho due, uno centesimale e uno, di origine russa, che afferma (lo dice lui...) di avere una risoluzione di 0,002 mm...
C'era un tempo in cui giravano venditori di origine polacca, che vendevano calibri, mandrini, micrometri, tutta roba usata che veniva dai paesi dell'est...
A quel tempo ci ho speso qualche soldo...

Paolo

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da gionp » domenica 20 dicembre 2020, 19:40

per i nastri d'acciaio cerca un rivenditore della LTF ha nastri in acciaio temprato da 0.01 mm in su larghezza 50 mm e 13 mm fino a 0.10 lo spessore varia di centesimo in centesimo , io li uso per fare le sospensioni delle pendole.
Se ti servisse materiale non temprato fai un sandwich con due piatti piatto più spessi , scaldi tutto al rosso e infili il pacchetto un un contenitore pieno di vermiculite per farlo raffreddare lentamente.

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da jpquattro » domenica 20 dicembre 2020, 22:39

Ti ringrazio dei suggerimenti e del riferimento.
Ho già ordinato un altro rotolino da 5 m, dovrebbe essere di inox, vedremo come si comporta alla flessione, se rimane nel campo elastico anche con un "capstan" da 10-15 mm di diametro, diciamo massimo 20, allora va bene così, altrimenti terrò buon conto dei tuoi suggerimenti.
Il resto del riduttore lo farò con pulegge poly-v, se le trovo profilo H, altrimenti J.
Con le H avrei meno ingombro tanto il riduttore deve muovere una unità bilanciata alla velocità costante di un giro in 24h, contano molto di più le micro irregolarità di movimento che la potenza.

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Re: riduttore di precisione. Un po' di storia.

Messaggio da Omocinetico » venerdì 25 dicembre 2020, 19:14

Qualche anno fa per lavoro abbiamo dovuto affrontare un problema simile ma per una applicazione completamente diversa. Abbiamo risolto con un treno di riduzione fatto con ruote di frizione in acciaio. Ovviamente le coppie in gioco erano bassissime e le velocità pure. Ricordo che avevamo preso in considerazione anche l'impiego di riduttori a sfere. Sono ottimi i prodotti KAMO.
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