Autor Tópico: Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?  (Lida 10070 vezes)

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Offline Rwodrigo

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Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Online: 17 de Abril de 2011, 16:43 »
Boa tarde,

Estou projetando uma fresadora NC quem sabe alguém poderia me ajudar.
Estou pra comprar motores Akiyama de 100Kgf.cm e 52Kgf.cm, guias lineares, fusos, mancais, talvez na Mectrol, drivers e fonte ainda não sei, alguém indica algum bom (step/dir, chooper, descarga rápida das bobinas), durável e barato pra esses motores?

Outra coisa que me preocupa é a questão de velocidade de deslocamento, claro que cada material e tipo de corte (desbaste/acabamento/reto/curva) tem uma velocidade diferente, mas o motor de passo é geralmente lento comparado a um servomotor com encoder, como mínimizar isso? Sei também que não tem como comparar um motor de passo com um servo em termos de velocidade, até pq quanto mais rotação no passo menos força ele tem mas, quero melhorar ao máximo possível. Mas, sem modificar o hardware.

Rodrigo

« Última modificação: 17 de Abril de 2011, 22:56 por Rwodrigo »

Offline Hilarinho

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #1 Online: 18 de Abril de 2011, 18:10 »
Bom...

Sobre a velocidade, quanto menos redução mecânica vc utilizar, será melhor. Confira os graficos de torque x PPS (pulsos por segundo) dos seus motores e verá que a curva começa alta e tende a baixar conforme os PPS aumentam (e o torque por consequencia diminui).

Como o ideal é ficar na faixa alta da curva, quanto mais redução mecanica tiver, vai acabar ficando mais longe desta faixa do grafico.

(exemplo: fusos de passo 10mm fornecerão deslocamento maior num mesmo intervalo de tempo e frequencia do que fusos de passo 3mm que fazem a redução ser maior, tendo mais torque, porém sacrifica a velocidade),

Baseado nisso, tente ficar com um certo equilibro entre torque x velocidade, assim mantem uma boa precisão e repetibilidade, e garante um bom trabalho de usinagem.

Outro exemplo bom para ilustrar é o caso de algumas maquinas terem o sistema mecânico com cremalheiras ou correias sincronizadoras. Esse sistema permite uma velocidade bem alta de deslocamento, porem cremalheiras são caras e as correias (alguns reclamam disso) fazem o conjunto vibrar um pouco e como não são 100% rígidas, a precisão pode ficar ruim em certos trabalhos.

Como seus motores fornecem grande torque estatico, acho que um bom fuso de 5 ou 10 dão conta de boas velocidades sem perder torque no trabalho. Ou pode tentar fusos "especiais", com 30 ou mais milimetros de passo. Assim a transformação de movimento dos motores permanece rotativo -> linear (fusos), em vez de ser rotativo -> rotativo (caso da cremalheira, correias).

Que tamanho de trabalho será sua maquina?

Offline Rwodrigo

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #2 Online: 18 de Abril de 2011, 20:31 »
A área de trabalho terá 2500 x 1200mm, os fusos estava pensando em usar Ø3/4" de esferas com passo 5mm pra ter boa precisão e não forçar muito os motores, imagino que na casa de 0,10mm de precisão e os motores a meio-passo também pra ter mais torque e melhorar a precisão.

Estou projetando uma estrutura robusta, pra evitar problemas com vibração, guias lineares, fusos de esfera, mancais rolamentados, só infelismente não tenho grana pra colocar servos, nem um motor de spindle especial que a siemens vende pra ser usado com inversor. Mas, com o andamento dos trabalhos espero conseguir um upgrade na criatura logo.

Pretendo usinar de MDF à alumínio e se a tupia que vou por de inicio aguentar, talvez até 1020; Já que a estrutura estou fazendo é pra aguentar qualquer parada.

Usar passo grande no fuso me preocupa, o carro da ferramenta vai pesar algo em torno de 40Kg, penso que será muita inércia pra um motor de passo sem encoder segurar, talvez perderia precisão.

 E no software? Que dá pra mexer?


Offline F.Gilii

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #3 Online: 18 de Abril de 2011, 21:12 »
E no software? Que dá pra mexer?
O que voce quer fazer?

O que precisa e o que tem em menta?

Offline Rwodrigo

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #4 Online: 19 de Abril de 2011, 07:42 »
E no software? Que dá pra mexer?
O que voce quer fazer?

O que precisa e o que tem em menta?

Queria manter o hardware original, li um tópico muito interessante do  CNCNOW! sobre como aumentar a velocidade dos motores de passo modificando a tensão  de alimentação e como chopper da placa é mais eficiente, por isso acredito que manter o driver conforme especificações seria ideal.

Sobre o software um Mach3 ou EMC2, queria uma forma de otimizar a velocidade. Vi que o software tem um limite de 720mm/min. Como melhorar?

Aproveitando Fabio, indica algum driver bom, durável e barato pra estes motores?

Offline F.Gilii

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #5 Online: 19 de Abril de 2011, 08:08 »
Rwodrigo,

O problema é o seguinte:
A velocidade dos motores de passo está relacionada com a eletronica e a tensão de alimentação sim, por isso usamos drives do tipo "chopper" e tensões o mais altas possível (em torno de 20 a 25x a tensão de etiqueta dos motores), mas há limites impostos por características elétricas e construtivas dos motores.

No seu caso, os motores de 100 kgf de torque são lentos por natureza, então não espere milagres.

Há ainda características de acionamento mecanico - por exemplo, mesmo usando motores ditos "rápidos", se os instalar em fusos de passo muito curto ou com reduções muito grandes, a velocidade final será mediocre.

Sobre as velocidades úteis, porque mesmo que seja capaz de alcançar altas velocidades, há uma faixa útil, acredito que todos os programas tem meios para ajustar tais velocidades, e tenha certeza que 720mm/min de velocidade é algo corriqueiro na grande mairia das máquinas que conheço - isso é velocidade de desbaste em certos materiais, e é relativamente lento ;)

Offline Rwodrigo

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #6 Online: 19 de Abril de 2011, 08:43 »
Obrigado Fábio,

Eu realmente esperava conseguir uma velocidade maior dos motores. Sua afirmação pois por terra minha ilusão.

Você é parceiro da Akiyama né, mandei a cotação para [email protected] teria outro e-mail?

E sobre alimentar os motores com tensões 20x a nominal, no limite do verniz de isolamento das bobinas, isso não reduz a vida útil do motor?

Num motorzinho de 52Kfg.cm que fonte usaria? O motor é 3,75V 5A - usaria uma fonte em torno de 75V e de amperagem mínima? O motor tem alguma proteção de sobre aquecimento?

*Corrigindo: Chooper, não chopper. Sou novato e técnico em mecânica, eletrônica não é bem minha praia. rs

Offline F.Gilii

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #7 Online: 19 de Abril de 2011, 09:01 »
Eu realmente esperava conseguir uma velocidade maior dos motores. Sua afirmação pois por terra minha ilusão.
Você consegue ótimos resultados usando um bom drive, mas sempre terá um limite prático que gira em torno de 600 rpm ou pouco mais oum pouco menos, mas sempre isso...

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Você é parceiro da Akiyama né...
Não - quem representa a Akyiama é o Jost - eu represento a Action Motors, e se tiver algum produto deles que lhe interesse, terei o maior prazer em lhe oferecer.

Citar
E sobre alimentar os motores com tensões 20x a nominal, no limite do verniz de isolamento das bobinas, isso não reduz a vida útil do motor?
Não se preocupe com isso - os motores podem trabalhar em temperaturas até uns 50 ou 60 graus Celsius acima da ambiente! - o limite de temperatura deve ser em torno de 130 ou 150 graus aproximadamente.

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Num motorzinho de 52Kfg.cm que fonte usaria?
Depende muito do drive - hoje em dia eu uso drives com tensões de alimentação entre 100 e 120 Volts...

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*Corrigindo: Chooper, não chopper.
Corrigindo - Chopper e não Chooper ;)

Offline Rwodrigo

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #8 Online: 20 de Abril de 2011, 17:36 »
Split-phase
Single Phase
Asynchronous Motor

Como dá pra traduzir isso?

Paralelo
Unipolar
Motor Assincrono (?)


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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #9 Online: 20 de Abril de 2011, 18:39 »
Como dá pra traduzir isso?


Split-phase : fase dividida

Single Phase : monofásico

Asynchronous Motor: motor assíncrono


Talvez valha a pena comentar que isto nada tem a ver com motores de passo ...

Offline minilathe

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #10 Online: 20 de Abril de 2011, 19:32 »
Eu acho que essa otimização passa pela melhor adaptação do motor à carga movida, buscando a máxima transferência de energia, com menores perdas energéticas (maximizar potência mecânica no eixo da carga movida) e de desempenho do sistema como um todo. Isso considera o ponto ideal de operação do motor (onde as perdas são menores) e a redução ideal entre motor e carga. Como num veículo com motor a explosão, onde se busca, através da caixa de marchas, as melhores regiões de operação do motor e da movimentação do veículo.

Como será que os motores de CNCs operam? Os drivers (eletrônica de acionamento) exploram esse potencial?

Offline F.Gilii

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #11 Online: 20 de Abril de 2011, 19:56 »
Exatamente - Para mim, otimização só tem sentido e efeito se e quando se calcular as cargas e inércias dos conjuntos móveis e se sabe como aplicar o que se calculou...

Máquinas cnc normalmente usam servomotores, e os ajustes destes motores precisam levar em conta isso para que se possa extrair deles um ótimo rendimento.

Com certeza os drives permitem que se explore este potencial, mas de novo, o operador precisa saber o que está fazendo para obtenção de tais resultados.
« Última modificação: 20 de Abril de 2011, 20:00 por F.Gilii »

Offline cientista13

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Re:Otimização de velocidade em motores de passo - Como fazer?
« Resposta #12 Online: 20 de Abril de 2011, 22:38 »
Sem querer ser engraçado, mas tem coisas que eu acho engraçado mesmo.

Tem muita gente que se preocupa demais com velocidades de suas máquinas e depois acabam fazendo trabalhos em que a ferramenta ou o material exige (ou permite) pouquissima velocidade. Há algummm tempo atrás tinha gente que falava em 15 ou 20 m/min em suas máquinas e usinavam Mdf com fresas de 2mm, que quebra com menos de 2m/min. Pois bem a ferramenta em muitas vezes é quem limita a velocidade da máquina.

O que se pode fazer para otimizar a velocidade não dos motores, mas do trabalho é planejar melhor o trabalho a ser feito.
Por exemplo hoje mesmo eu peguei um serviço para fazer de uma fábrica de móveis que tem dois centros de usinagens que chegam a 18m/min só porque eles demoram 7,5 minutos por peça. O detalhe mais importante é que com a minha máquina que não passa de 6m/min, ou seja 30% da velocidade máxima da máquina deles, eu consegui fazer em 5,5 min, dois minutos menos. Eles usinando a 6m/min e eu a 5m/min.
Não existe mágica, mas sim estratégias diferentes de usinagem.

Melhor otimizar o trabalho do que as velocidades dos motores, pois a maioria dos trabalhos acabam sendo feitos em baixa velocidade.


PS. Com fusos de passo 10mm facilmente se chega aos 10 m/min

 

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