Todos nós cometemos erros — até mesmo os engenheiros mecânicos. Os erros são, quase sempre, uma oportunidade de aprender e crescer.Ou, para citar o grande escritor irlandês Samuel Beckett, “Tente novamente. Falhe novamente. Falhe melhor”.
Entretanto, para projetar um produto adequado para o mercado, esse ciclo de falhar melhor deve levar, em última análise, ao sucesso. Evidentemente, acertar de primeira é o melhor cenário. Estamos à disposição para ajudar.
Depois de avaliar suas opções de tecnologia de movimento e decidir pelo uso de um sistema de passo, você precisará escolher o motor e o drive ideais para os requisitos da sua aplicação. Nesta área, é muito fácil cometer erros que afetam o tempo de desenvolvimento e os custos.
Portanto, vamos analisar os cinco erros mais comuns que os engenheiros cometem ao especificar motores de passo e drives e ao trabalhar com eles, os problemas que podem ocorrer e como evitá-los. Também listaremos cinco práticas recomendadas para fazer a escolha correta.
Erro 1 — acreditar que o motor fornecerá a velocidade e o torque nominais ao ser combinado com qualquer drive de passo
No que se refere aos servomotores, provavelmente você já sabe que o torque nominal, o torque de estolagem e a velocidade são especificados em condições ideais. Os valores obtidos no uso real dependem tanto da combinação de drive e motor quanto da tensão e corrente disponíveis. O mesmo princípio se aplica a motores e drives de passo.
A forma mais confiável de garantir a obtenção do desempenho necessário de um motor de passo é modelar o seu desempenho em combinação com a tensão e corrente disponíveis para um drive específico que tenha as características que você necessita. A geração de uma curva de desempenho (curva de velocidade/torque) relativa à combinação de motor e drive fornece a referência mais confiável.
A ferramenta online Stepper Optimizer (otimizador de passo) da Kollmorgen facilita esse processo. Comece pela escolha de um motor com características físicas adequadas para a sua aplicação e, em seguida, modifique a tensão e corrente disponíveis para produzir uma curva de torque/velocidade referente ao seu drive. Como alternativa, você pode identificar o torque/velocidade ou o perfil de movimento necessário e, em seguida, usar a ferramenta para escolher a solução mais adequada para os requisitos da sua aplicação.
Tenha em mente que o torque de estolagem de um motor não indica o torque que ele consegue gerar ao ser acionado — principalmente durante acelerações e desacelerações, que exigem um torque mais alto. O uso do Stepper Optimizer para escolher um sistema com base nos requisitos dinâmicos reais da sua aplicação pode ajudar a evitar esse erro.
Erro 2 — especificar um drive de micropasso pelos motivos errados
Se você busca o melhor controle possível sobre a velocidade e a posição, é provável que um sistema de servo seja melhor do que um motor de passo para a sua aplicação. Entretanto, especificar um motor de passo e um drive de micropasso pode ser tentador, supondo que é possível obter uma precisão semelhante sem precisar, necessariamente, de um controle baseado em feedback. Isso pode ser um erro.
O micropasso foi desenvolvido para permitir que os motores superem os efeitos do ruído e da vibração nas regiões ressonantes de gama baixa ou até mesmo que operem continuamente dentro dessas regiões de gama baixa. O drive divide o ângulo de passo de 1,8º em até 250 micropassos, mas esses pulsos individuais podem não ser uniformes. A posição e a velocidade do motor não são necessariamente constantes até o nível do micropasso. Embora um drive de micropasso forneça, de fato, uma resolução mais alta que a de um motor de passo padrão, isso não garante, necessariamente, uma precisão maior.
Em vez disso, um dos principais benefícios do micropasso é a redução da vibração, do ruído e da oscilação (ringing) em baixas velocidades do motor. Isso nos leva a outro possível erro — esperar que um drive de micropasso atenue todos os problemas de ressonância. Além das velocidades baixas, os motores de passo também podem apresentar um período de ressonância em torno da faixa média de velocidade. O micropasso não ajuda a resolver esse problema. Em vez disso, escolher um drive com algoritmos antirressonância é a melhor forma de lidar com essas ressonâncias.
Erro 3: errar no dimensionamento do motor, para mais ou para menos
O subdimensionamento de um motor de passo terá como resultado, na melhor das hipóteses, calor excessivo, aceleração e desaceleração não satisfatórias e um mau desempenho em geral. Na pior das hipóteses, o motor irá perder pulsos, posicionar incorretamente ou parar sob cargas pesadas ou alta aceleração e desaceleração.
O sobredimensionamento fará com que o motor gere mais ruído audível e um ruído de EMI/RFI mais elevado. Além disso, pode aumentar os custos do motor e do drive, causar desperdício de espaço no painel e fazer com que a máquina seja maior e mais pesada que o necessário.
A ferramenta Stepper Optimizer da Kollmorgen pode ajudar a evitar esses erros básicos, indicando o motor mais adequado para os requisitos de tamanho e desempenho da sua aplicação.
Erro 4: discrepância da inércia da carga para o motor
As regras antigas de equiparação da inércia do sistema de servo não se aplicam mais. Entretanto, no caso dos sistemas de passo, ainda é muito importante levar em conta a inércia da carga para o motor pois, normalmente, esses sistemas são de circuito aberto. Até mesmo quando se acrescenta um codificador para criar um sistema de passo de circuito fechado, a discrepância da inércia não pode ser muito superior a uma ordem de magnitude (10:1). Caso contrário, o motor perderá pulsos, posicionará a carga incorretamente, terá um consumo de corrente excessivo e poderá até mesmo parar.
Erro 5: não levar em conta as frequências inerentes à máquina
Os engenheiros devem entender a frequência característica da máquina (ômega natural) e sua frequência antirressonante e evitar velocidades comandadas que estejam dentro da faixa de frequência natural do sistema. Um drive de micropasso com circuitos antirressonantes ajuda muito a resolver esse problema, mas a máquina continuará a oscilar em certas velocidades do motor caso não se tome o cuidado de selecionar uma combinação de motor e drive que possa operar fora dessas ressonâncias. A escolha de um motor de passo inadequado para uma aplicação desse tipo pode fazer com que a máquina seja muito ruidosa, apresente vibração em certas velocidades e tenha um desempenho não confiável.
Cinco práticas recomendadas para escolher corretamente de primeira
- Entenda as limitações mecânicas da máquina e requisitos como frequência ressonante mecânica, largura de banda mecânica, inércia da carga (ideal ≤ 10:1), atrito estático e dinâmico, etc. Isso vale para qualquer equipamento que incorpore movimento, independentemente da precisão.
- Use um programa de dimensionamento, como o Stepper Optimizer da Kollmorgen, para dimensionar o sistema corretamente com base em curvas de desempenho de velocidade/torque confiáveis.
- Escolha um drive que seja adequado para a tensão do barramento disponível e tenha as características desejadas. Em seguida, selecione um motor que ofereça a curva de desempenho necessária — fora da frequência ressonante da máquina — em combinação com o drive.
- Não force os motores de passo a desempenhar a função de realizar movimentos com alta velocidade ou precisão nos casos em que um servo pode fornecer resultados melhores. Assim como aconteceu com os motores de passo, os preços dos servos vêm caindo ao longo dos anos. Além disso, sua aplicação é muito mais fácil.
- Recorra à engenharia colaborativa. A Kollmorgen oferece os motores e drives com o melhor desempenho do setor, mas não se limita a ser um mero fornecedor. Nossa missão é ajudar a sua aplicação a ser a melhor possível. Entre em contato com os nossos especialistas em movimento e comece hoje mesmo a otimizar sua máquina.
