Autor Tópico: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???  (Lida 6381 vezes)

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Offline Bambam

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Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Online: 24 de Outubro de 2009, 13:24 »
Caros amigos

Após um período ausente, por força do trabalho, venho fazer mais algumas perguntinhas aos 'experts' aqui do fórum.

Lendo sobre motores de passo e servomotores eu percebi duas grandes diferenças.  A primeira grande diferença é o preço, mas a diferença que me deixou mais preocupado não foi o preço, e sim o que vou descrever agora.

Nos textos que eu li sobre motores de passo diziam que esse motor é burro, ou seja, ele não tem controle de erro.  Já os servomotores tem dispositivos de controle de erro e corrigem pequenos excessos ou falta de passos pois tem contador interno.   No motor de passo, se o motor der um ou dois passos a mais ficará tudo por isso mesmo, no servomotor o erro pode acontecer, mas é corrigido para as próximas coordenadas, não permitindo a cumulatividade de erros.  O problema não são esses um ou dois passos com erro do motor de passo.  O problema é que ao longo do processo são milhões de revoluções, ou seja, são milhares de erros, e o erro não é apenas pontual como no servomotor (que corrige), ele é cumulativo !!!

O problema de ser cumulativo é um só, se vc tem que traçar um zero (O) e erra 0.1 grau para a direita, 0.01 grau para  a esquerda, 0.05 graus para a frente, 0.08 graus para trás e assim por diante, no final da tarefa após milhóes de revoluções voce teve milhares de erros e desenhou um oito ( 8 ).

Explicando, um motor de passo erra em um passo agora, outro passo adiante e durante horas de trabalho os pontos seguintes a serem trabalhados sofrem a 'distorção cumulativa' de todos os erros, fazendo um 'O' no final sair um 'S'.

Gostaria que os amigos mais experientes se posicionassem sobre esse 'erro' do motor de passo e em que proporções se dá.

É uma coisa mínima e deve ser desconsiderado ???

Numa usinagem de que precisão deveria ser descartado para entrar em seu lugar o servomotor.


abs
André
« Última modificação: 24 de Outubro de 2009, 13:27 por Bambam »

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #1 Online: 24 de Outubro de 2009, 14:48 »
Nos textos que eu li sobre motores de passo diziam que esse motor é burro, ou seja, ele não tem controle de erro.

Todo motor é burro e nenhum tem controle de erro.  ;D

Citar
Já os servomotores tem dispositivos de controle de erro

Servomotor é qualquer motor controlado por um sistema em malha fechada, inclusive os motores de passo.

Citar
e corrigem pequenos excessos ou falta de passos pois tem contador interno.

A coisa é bem mais complicada que um contador ...

Citar
No motor de passo, se o motor der um ou dois passos a mais ficará tudo por isso mesmo,

Isto não acontece, o que é possível é que ocorra perda de passos.

Citar
no servomotor o erro pode acontecer, mas é corrigido para as próximas coordenadas, não permitindo a cumulatividade de erros. O problema não são esses um ou dois passos com erro do motor de passo.  O problema é que ao longo do processo são milhões de revoluções, ou seja, são milhares de erros, e o erro não é apenas pontual como no servomotor (que corrige), ele é cumulativo !!!

Em um sistema corretamente dimensionado, não ocorre a perda de passos ...

Citar
Gostaria que os amigos mais experientes se posicionassem sobre esse 'erro' do motor de passo e em que proporções se dá.

Como já disse acima, os erros não ocorrem se o sistema for corretamente configurado.

Citar
Numa usinagem de que precisão deveria ser descartado para entrar em seu lugar o servomotor.

André, tudo o que vc disse acima é preocupação de muita gente. Existe a falsa noção de que servos sejam intrínsecamente melhores. Não são. Podem ser ou não. Não importa qual o sistema, excedidos os limites, probs vão se manifestar.

As principais desvantagens dos servos são a complexidade e o custo. Há um certo consenso sobre a questão servos vs steppers, a partir de  ~ 300W os servos já são mais vantajosos, mas isto é uma supersimplificação, muitas outras coisas devem ser consideradas.

Os preços cairam muito nos últimos anos e os servos são cada vez mais populares entre amadores e pequenos industriais, há drives bastante acessíveis e de configuração relativamente simples, portanto a tendência é que sejam cada vez mais utilizados.

Para os tipos de máquinas contruídas pela maioria dos frequentadores do fórum, os motores de passo ainda são a opção mais simples e econômica, perfeitamente adequados. Nada contra a utilização de servos, muito pelo contrário, mas como em qualquer projeto, deve-se pensar sistemicamente ...



Offline Bambam

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #2 Online: 24 de Outubro de 2009, 15:38 »
Obrigado CNCNow por tão elaborada resposta.

Apenas um ítem ficou em 'aberto'.

Qual seria o principal 'vilão' para as 'perdas de passos' citadas no texto de resposta.

Seria na construção da máquina ou na usinagem própriamente dita. Seria um excesso de torque sobre a peça a ser trabalhada que causaria a perda dos passos ???

obrigado

Jose Antonio

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #3 Online: 24 de Outubro de 2009, 15:54 »

Em um sistema corretamente dimensionado, não ocorre a perda de passos ...


Jorge.

Com minha pouca experiência em CNC, eu, até o momento, constatei o seguinte: Em uma máquina utilizando motor de passo, de velocidade variável, mesmo que corretamente dimensionada, em uma determinada situação de velocidade X esforço ela SEMPRE VAI PERDER PASSOS.

Estou fora da realidade?


Jose Antonio

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #4 Online: 24 de Outubro de 2009, 16:15 »

... em uma determinada situação de velocidade...


Não me expressei direito na mensagem acima.
Quando me referi a velocidades, quis dizer: Baixas velocidades, na faixa de ressonância.

Offline Blackmore

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #5 Online: 24 de Outubro de 2009, 16:21 »
Jose Antonio

pelo que tu disse Em uma máquina utilizando motor de passo, de velocidade variável, mesmo que corretamente dimensionada, em uma determinada situação de velocidade X esforço ela SEMPRE VAI PERDER PASSOS, entendo com meu também pouco conhecimento que a máquina não está corretamente dimensionada se houverem perdas de passo, acredito que muitas vezes não são colocados nos cálculos de dimensionamento a velocidade máxima que o sistema irá movimentar-se, o peso máximo admissível sobre a mesa e um cálculo chato o esforço de corte que uma ferramenta de diâmetro máximo também permitida no eixo árvore.
Acredito que algum sistema eletrônico que "enxergue" se a posição programada seja atingida (como a colocação de um encoder) trará a precisão e garantia de posicionamento.

Offline C N C N o w !

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #6 Online: 24 de Outubro de 2009, 16:27 »
Qual seria o principal 'vilão' para as 'perdas de passos' citadas no texto de resposta.

O prob ocorre essencialmente quando o esforço excede o que o motor pode suportar. As causas podem ser as mais diversas, desde o mau dimensionamento até prob mecânicos, como travamentos, etc ... Má configuração cinemática (velocidade de partida, velocidade máxima, aceleração) tb é causa frequente.
« Última modificação: 24 de Outubro de 2009, 16:42 por C N C N o w ! »

Offline C N C N o w !

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #7 Online: 24 de Outubro de 2009, 16:40 »
Estou fora da realidade?

Está. Probs com ressonância podem ocorrer por toda a faixa de velocidades, mas de modo geral a coisa é realmente crítica em velocidades muito baixas e constantes. Estamos falando aqui de algumas dezenas de hertz, via de regra a velocidade de partida é configurada já acima disso e quando não, a aceleração correta (ou seja, não muito baixa) dá conta disto.

Fosse o verdade o que diz e algumas centenas de milhares de máquinas pelo mundo, pra não falar em milhões, as que utilizam motores de passo, não funcionariam ...  ;D

Causo: tenho um cliente que para seu processo desvios de três centésimos de milímetro são intoleráveis. O tempo de usinagem das peças que produz varia de quinze a vinte e cinco dias, vinte e quatro horas por dia, sete dias por semana ... a fresadora utiliza motores de passo ...

Offline C N C N o w !

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #8 Online: 24 de Outubro de 2009, 16:45 »
Não me expressei direito na mensagem acima. Quando me referi a velocidades, quis dizer: Baixas velocidades, na faixa de ressonância.

Na verdade é impossível que o motor trabalhe dentro da faixa de ressonância, de modo geral sequer parte ...

Offline minilathe

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #9 Online: 24 de Outubro de 2009, 17:27 »
Sobre a possibilidade de um motor de passo perder passo..

Uma analogia possível seria um contador do tipo UP/DOWN, se voce enviar 10 pulsos na entrada UP a leitura deve aumentar em 10 unidades se for na entrada DOWN, a leitura diminuiria em 10. Isso vale para 100, para 1000, para ... pulsos.

Mas se apenas alguns pulsos forem afetados por ruído (ex.: uma descarga atmosférica ocorrida nas imediações), a leitura do contador seria afetada de maneira correspondente nesse instante. Mas depois, continuará a funcionar normalmente. Desse modo, se não houver mais ruído, a leitura do contador passará a apresentar uma diferença constante entre a quantidade real de pulsos e a leirtura do contador.

É por isso que em alguns sistemas em malha aberta usa-se "zerar" o motor de tempos em tempos, ou melhor, mover o motor para uma posição pré estabelecida e conhecida (onde existe um sensor de fim de curso), de modo a re-calibrar o indicador de posição do motor de passo.

Para pensar: se uma impressora falhasse seu sistema de posicionamento como sairia a impressão. Isso ocorre frequentemente?

Ou seja, o motor perder passo pode ser entendida como uma questão de probabilidade, como a descarga atmosférica, quanto maiores as chances dela acontecer (solicitar mais torque, aumentar a rotação,...), ela vai acontecer, até um ponto que esta probabilidade será de 100%.

Jose Antonio

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #10 Online: 24 de Outubro de 2009, 21:12 »

Na verdade é impossível que o motor trabalhe dentro da faixa de ressonância, de modo geral sequer parte ...

Ousadia e honra de minha parte discordar da pessoa com quem eu mais aprendi e admiro aqui no fórum.

Vamos lá: Eu acho que o motor funcionar em velocidade de ressonância independe da velocidade de avanço e aceleração. Mesmo com essas velocidades altas o motor pode, sim, ir para a faixa de ressonância e perder passos. O problema não está na velocidade de avanço total e sim na velocidade de um eixo específico.

Trabalho direto com a minha máquina e ela praticamente não perde passos. Fiz agora mesmo alguns testes com ela, fiz o seguinte: Sempre com a mesma velocidade de avanço e aceleração, mantive o valor de Y em 350 e variei os valores de X até... perder passos.

F1100
G0 X0 Y0
G0 X13.6 Y350 ;com esses valores, perde passos em X

Nesse caso o eixo X fica com uma velocidade aproximada de F40 que eu suponho seja crítico em minha máquina, então perde passos. Valores diferentes desses, funciona perfeitamente.

Note que eu não variei a velocidade de avanço que permaneceu alta, e sim a do eixo X.

Acredito que em qualquer máquina é passível de acontecer isso, mesmo com velocidades de avanço altas, determinado motor ir para uma faixa crítica, dependendo do percurso que estiver sendo realizado.

O que pode resultar dessa minha teimosia é eu aprender mais um pouco.

Offline C N C N o w !

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #11 Online: 24 de Outubro de 2009, 23:33 »
Ousadia e honra de minha parte discordar da pessoa com quem eu mais aprendi e admiro aqui no fórum.

Imagine, José Antonio, eu tô bem longe de ser infalível, além disso vc não tá propriamente discordando, tá mais é concordando, mesmo que não pareça  ...  ;D

Citar
Vamos lá: Eu acho que o motor funcionar em velocidade de ressonância independe da velocidade de avanço e aceleração.

É mais correto dizer que não depende só disso ... velocidade e aceleração são os aspectos mais críticos, mas não são os únicos ...

Uma coisa importante a considerar: não dá mesmo pra operar o motor na velocidade de ressonância, tanto elétrica quanto mecânica, mas pode-se acelerar ou desacelerar o motor passando por ela ... é por isto que os probs são menores do que se poderia supor ...

Vc pode brincar um pouquinho com esta coisa fazendo um eixo partir e acelerar devagar ... muito provavelmente vc vai perceber distintamente pelo ruído qual é a velocidade em que ocorre a ressonância ... se a aceleração não for suficiente, ocorre stall, o motor para, se for pouco acima ou abaixo, perde passos ...

Citar
Mesmo com essas velocidades altas o motor pode, sim, ir para a faixa de ressonância e perder passos.

Sim, como eu dizia acima, ressonâncias podem ocorrer - e ocorrem - por toda a faixa de velocidade / aceleração, mas vale enfatizar que já não falamos da ressonância natural do motor - este tb um aspecto dos mais críticos - e isto é válido pelo menos para os motores que costumamos usar, cuja frequência natural de ressonância é sempre relativamente baixa.

Claro que se o motor é afetado, existe uma interação, possivelmente harmônica, ou seja, em frequência que é um múltiplo ou submúltiplo da fundamental (a frequência natural de ressonância do motor) e quanto maior ou menor a frequência harmônica, menos suceptível será o motor a ela, mas isto depende tb da amplitude da vibração ... e pode ser bastante elevada ...

Citar
O problema não está na velocidade de avanço total e sim na velocidade de um eixo específico.

Sim, a tendência mais forte é que um único eixo - ou seja, um certo motor - em dado momento provoque e/ou sofra com ressonâncias.

Citar
Nesse caso o eixo X fica com uma velocidade aproximada de F40 que eu suponho seja crítico em minha máquina, então perde passos. Valores diferentes desses, funciona perfeitamente.

Pois é, o que vc descreve é um comportamento bastante típico. A velocidade em que ocorre o prob pode variar muito de máquina pra máquina. O que é certo é que ressonâncias na frequência natural do motor vão causar probs, acima ou abaixo dela é incerto ...

Citar
Acredito que em qualquer máquina é passível de acontecer isso, mesmo com velocidades de avanço altas, determinado motor ir para uma faixa crítica, dependendo do percurso que estiver sendo realizado.

E vc tem razão, pode acontecer sim. Se é uma ocorrência rara ou frequente vai depender do conjunto ... depende da rigidez estrutural em geral, de motores, drives, coeficientes de atrito e até das estratégias de usinagem ... tantas coisas e tão difíceis de mensurar e calcular que na maioria dos casos temos que tratar a coisa muito empiricamente ... claro que é possível prevenir probs adotando amortecedores mecânicos e/ou eletrônicos, mas felizmente a coisa funfa bastante bem na maioria dos casos e não costuma ser difícil chegar a uma configuração satisfatória.

Citar
O que pode resultar dessa minha teimosia é eu aprender mais um pouco.

Verdade, o resultado da nossa teimosia é que aprendemos todos sempre mais um pouco ...  ;D

Jose Antonio

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #12 Online: 25 de Outubro de 2009, 10:02 »
Jose Antonio

...a máquina não está corretamente dimensionada se houverem perdas de passo...

Blackmore.

Obrigado por me responder.

Eu expliquei mal, eu não estou me referindo a perda de passos por excesso de velocidade ou carga, isso eu sei que pode ocorrer.

O que a princípio concluí é que: Uma máquina acionada por motor de passo, de velocidade variável, mesmo que corretamente dimensionada, em um determinado percurso com características muito especiais, ela SEMPRE VAI PERDER PASSOS naquela situação específica. Dependendo de vários fatores mas principalmente do percurso que esteja sendo executado no momento. Mesmo com a velocidade e aceleração configuradas corretamente e mesmo praticamente sem esforços exigidos.

No exemplo que dei, forcei um deslocamento em que o eixo Y se move a praticamente a velocidade máxima configurada, no entanto o X desloca-se na velocidade crítica, muito baixa, de ressonância do motor.

Eu mesmo acho ousado afirmar isso, mas por enquanto é o que penso.


Offline Blackmore

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #13 Online: 25 de Outubro de 2009, 10:36 »
Jose Antonio

Eu mesmo acho ousado afirmar isso, mas por enquanto é o que penso

encontrar pessoas que formam sua opnião com teoria e experiência e a defendem é para mim o combustível para boas discussões e aprendizado para os interessados!
Como no momento minha maquineta ainda não está terminada não tenho como fazer o mesmo teste que você, mas vou aguardar para fazer este teste ter mais embasamento prático para conversarmos.

abrax!

Offline C N C N o w !

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Re: Motor de passo é burro ???? O erro cumulativo é grande ???
« Resposta #14 Online: 25 de Outubro de 2009, 12:43 »
Eu mesmo acho ousado afirmar isso, mas por enquanto é o que penso.

José Antonio, mais que ousado vc é muito perspicaz ... pouquíssima gente se dá conta do que vc tá falando.

No trecho abaixo vc caracterizou perfeitamente a coisa:

Citar
Uma máquina acionada por motor de passo, de velocidade variável, mesmo que corretamente dimensionada, em um determinado percurso com características muito especiais, ela SEMPRE VAI PERDER PASSOS naquela situação específica.

Eu grifei características muito especiais no intuito de minimizar a angústia que alguns, menos experientes, podem sentir ...

Seu raciocínio está correto e afiado, mas acho importante salientar a baixa probabilidade da ocorrência (falando de modo geral) e a existência de recursos relativamente simples pra corrigir o prob (tb falando genericamente).

Causo: há algum tempo "apertei as cravelhas" dos rolamentos lineares de uma maquininha bastante bem construída, mas que apresentava alguns sintomas de ressonância em diversas condições de trabalho, perfeitamente audíveis e tb perceptíveis ao tato. A elevação do atrito nas guias (um aparente contrasenso) proporcionou um amortecimento bem mais elevado e a coisa virou um pianinho ...

Há algumas mandrakarias à nossa disposição, nem tudo está perdido ...  ;D

 

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