ستة نصائح لحل مشاكل محرك الخادم ذو الخطوات

تعتبر محركات السيرفو ذات الخطوات من المكونات الأساسية في التحكم الآلي الصناعي، وتؤثر مباشرة على أداء المعدات من خلال استقرارها ودقتها. ومع ذلك، قد تظهر الشذوذات في التطبيقات العملية بسبب تكوين المعلمات أو الحمل الميكانيكي أو العوامل البيئية. يقدم هذا المقال حلولاً منظمة لستة مشاكل نموذجية، مع دمج حالات هندسية عملية، لمساعدة الفنيين على تحديد وإصلاح المشكلات بسرعة.

1. الاهتزاز والضوضاء غير الطبيعية للمحرك

الاهتزاز والضوضاء هما أكثر أعراض الفشل شيوعًا في أنظمة السيرفو ذات الخطوات. تعرض خط إنتاج التغليف مرة صافرة حادة أثناء تشغيل المحرك. كشف الاختبار أن تردد الرنين تطابق التردد الطبيعي للهيكل الميكانيكي. الحلول تشمل: أولاً، ضبط معلمات الصلابة (مثل PA15، PB06) عبر محرك السيرفو وتمكين وظائف المرشح التكيفي لقمع الاهتزازات عند ترددات معينة؛ ثانياً، فحص دقة تبديل التوصيل - يجب أن يكون الانحراف الموازي تحت السيطرة ضمن 0.02 مم؛ إذا تم استخدام نقل الحزام، قم بالتحقق من التوتر الموحد. يُلاحظ أنه عند التشغيل بسرعات منخفضة (مثل أقل من 300 دورة في الدقيقة)، يمكن تمكين وضع التحلل الهجين لقمع الاهتزازات ذات التردد المتوسط. بالنسبة للضوضاء عالية التردد، قم بتثبيت مرشحات النواة الحديدية عند مدخل الطاقة للمحرك. خفض أحد الشركات المصنعة للأجهزة الطبية الضوضاء بمقدار 12 ديسيبل باستخدام هذه الطريقة.

2. انحراف دقة التوضع

أظهرت آلة CNC خطأ تراكمي قدره 0.1 مم / ساعة أثناء التشغيل المستمر، وقد تم تتبعه إلى تداخل إشارات المتر. تشمل خطوات الحل: (1) استخدام مسبار تفاضلي لفحص سلامة إشارات كابلات المتر (A+ / A-، B+ / B-)؛ استبدل بكابلات زوج ملتوي محمية إذا كان تشوه الموجة يتجاوز 15٪؛ (2) التحقق من أن نسبة التروس الإلكترونية لمحرك السيرفو (PA12 البسط / PA13 المقام) تتطابق مع نسبة التخفيض الميكانيكية - كانت هناك خط إنتاج آلي لديها إعداد مقام خاطئ قدره 32767، مما تسبب في خطأ قدره 0.03 درجة لكل دورة؛ (3) لأجهزة المتر المطلقة، قم بإجراء تسوية دورية، وأفضل استخدام متر تداخل ليزري ذو تردد مزدوج للتعويض. في الممارسة العملية، يعزز تركيب مكبرات عزل الإشارات مقاومة الضوضاء - حققت شركة تصنيع معدات نصف موصلة تكرارًا ±1 ميكرومتر بعد التنفيذ.

3. تشغيل حماية التسخين الزائد للمحرك

عندما يتجاوز درجة حرارة سطح المحرك 80 درجة مئوية باستمرار، يقوم الحماية الحرارية بإيقاف التشغيل. أبلغ روبوت حقن القوالب بشكل متكرر عن أعطال Err21.0 بسبب التسخين الزائد. أظهر التحليل: (1) إعدادات حلقة التيار الزائدة (PA11) - مع تحميل فعلي بنسبة 60٪ فقط من القيمة المقدرة، تم حل المشكلة بتخفيض حد التيار بمقدار 20٪؛ (2) تبريد المحرك غير كافٍ - أدى إضافة تبريد بالهواء القسري إلى خفض درجة الحرارة بمقدار 15-20 درجة مئوية؛ (3) لعمليات بدء وإيقاف متكررة، اختر محركات ذات تطابق عزم دوران أفضل. في حالة واحدة، خفض زيادة دقة النبضات من 1600 نبضة لكل دورة إلى 6400 نبضة لكل دورة خسائر الحديد بنسبة 37٪. ملاحظة: لكل زيادة بـ 10 درجات مئوية في درجة الحرارة المحيطة، يجب تخفيض عزم دوران المحرك المقدر بنسبة 8٪.

4. فقدان الخطوة المفاجئ

عند السرعات العالية (مثل أعلى من 1500 دورة في الدقيقة)، تكون محركات الخطوات عرضة لفقدان الخطوة بسبب عزم الدوران غير الكافي. أظهر جهاز تركيب الشرائح تأخيرًا في الموضع أثناء التسارع. تشمل الحلول: (1) تحسين ملفات التعريف S-curve للتسارع والتراجع - ضع قيمة jerk (معلمة jerk) بين 30-50٪ من قيمة التسارع؛ (2) مراقبة تقلبات الجهد الكهربائي - يجب ألا يقل الجهد الأدنى للعمل في نظام 24 فولت عن 21.6 فولت؛ (3) للحمل ذي العزم العالي، قم بتمكين تعويض التغذية الأمامية (معلمة PF03) في محرك السيرفو. خفضت شركة تصنيع آلات النسيج معدل فقدان الخطوة في السرعات العالية من 0.3٪ إلى أقل من 0.01٪ بإضافة تعويض عزم دوران طائر الطاقة. ملاحظة مهمة: عندما يتجاوز نسبة عزم دوران الحمل إلى عزم دوران المحرك (JL / JM) 30:1، يجب إعادة اختيار المحرك.

5. حل مشاكل انقطاع الاتصال

أنظمة التحكم بالشبكة (مثل EtherCAT، CANopen) عرضة للتوقف عن الاتصال. تعرض خط إنتاج بطاريات الليثيوم لانقطاعات في شبكة السيرفو كل ساعتين، والتي تم تتبعها إلى: (1) عدم وجود مقاومات نهاية مما يتسبب في انعكاس الإشارات - أدى إضافة مقاومات 120 أوم في العقد النهائية إلى خفض معدل الخطأ الثنائي بنسبة 90٪؛ (2) توزيع الشبكة غير الأمثل - تحسنت الموثوقية بتبديل التوزيع المتسلسل بالتوزيع النجمي؛ أظهرت حالة واحدة أن مكررات الألياف البصرية خفضت تأخير الاتصال من 200 ميكروثانية إلى 50 ميكروثانية؛ (3) تحديث برنامج تشغيل محرك السيرفو القديم - تم إصلاح عيب معرف التحقق الدوري المعروف CRC في الإصدار الأحدث. مهم: بالنسبة لشبكات PROFINET، تأكد من ربط اسم الجهاز لكل عقدة بشكل صحيح بعنوان IP الخاص بها.

6. التعامل مع عطل الفرامل

بالنسبة لمحركات السيرفو ذات الفرامل الكهرومغناطيسية، تعرض رافعة مستودع مرة انزلاقًا بعد قطع التيار الكهربائي. تضمنت الإجراءات التصحيحية: (1) التحقق من زمن استجابة الفرامل - يجب أن تعمل فرامل 24 فولت في أقل من 50 ميلي ثانية؛ (2) قياس ارتداء بطانات الفرامل بشكل منتظم - استبدل عندما يكون السمك المتبقي أقل من 1.5 مم؛ (3) إضافة منطق الفرملة المسبق في برنامج PLC لإرسال إشارة الفرملة قبل 50 ميلي ثانية. أضاف نظام AGV مينائي طاقة احتياطية بطاريات ذات سعة عالية للتأكد من تشغيل الفرامل بشكل موثوق أثناء انقطاع التيار. يُنصح بوضع وقف ميكانيكي إضافي كحماية ثانوية في التطبيقات العمودية.

التوصيات المتقدمة لتحسين الأداء

إلى جانب الحلول المذكورة أعلاه، قم بإنشاء نظام صيانة وقائي: 

• تسجيل عدم توازن التيار الثلاثي شهريًا (تنبيه إذا كان الانحراف >10٪)؛ 

• اختبار مقاومة العزل لللفات ربع سنويًا باستخدام ميغ أوهميتر (≥100 ميجا أوم)؛ 

• استخدام التقاط شكل الموجة للأخطاء المدمج في محرك السيرفو للتحليل الغير طبيعي. أظهر خط إنتاج لحام السيارات أن عندما يتجاوز تشوه التوافقي الكلي (THD) 8٪، فإن احتمالية فشل المحرك تزيد خمسة أضعاف - تحسنت الاستبدال المبادئي لمرشحات الكاباسيتورات MTBF بنسبة 40٪.

من خلال تحليل الأخطاء المنظمة وتنفيذ الحلول، يمكن تحسين كفاءة أنظمة السيرفو ذات الخطوات بأكثر من 25٪. يُنصح المهندسين بحفظ أرشيف كامل للمعلمات الاحتياطية لاستعادة التكوين الأمثل بسرعة أثناء نقل المعدات أو استبدال المكونات. مع تقدم تقنيات الصيانة التنبؤية، ستتمكن مستقبلًا دمج أجهزة استشعار الاهتزاز وتحليل شكل الموجة الحالي من توقع الأخطاء بشكل أكثر دقة.