Šest savjeta za otklanjanje problema s korakomjernim servomotorima

Koračni servomotori, kao ključne komponente u industrijskoj automatizaciji, direktno utječu na performanse opreme kroz svoju stabilnost i preciznost. Međutim, u praktičnoj primjeni, motori mogu pokazivati nepravilnosti zbog konfiguracije parametara, mehaničkog opterećenja ili faktora okruženja. Ovaj članak nudi sustavne rješenja za šest tipičnih problema, kombiniranih s stvarnim inženjerskim slučajevima, kako bi tehničari brzo prepoznali i riješili probleme.

1. Nepravilna vibracija i buka motora

Vibracija i buka su najčešći simptomi neispravnosti u koračnim servosustavima. Linija za ambalažu jednom je iskusila ostri svir pod vrijeme rada motora. Testiranje je pokazalo da se rezonantna frekvencija poklapa s prirodnom frekvencijom mehaničke strukture. Rješenja uključuju: prvo, podešavanje parametara čvrstoće (npr., PA15, PB06) putem servopredu i omogućavanje funkcija adaptivnog filtra za potiskivanje vibracija na određenim frekvencijama; drugo, provjera točnosti poravnanja spojnica—devijacija paralelnosti mora biti kontrolirana unutar 0,02 mm; ako se koristi prijenos trakom, provjerite uniformnu napetost. Važno je napomenuti da, kada se radi na niskim brzinama (npr., ispod 300 okr./min), omogućavanje Hidrid Decay modula može potisknuti vibracije srednje frekvencije. Za visokofrekventnu buku, instalirajte feritne jezgre filtra na ulazu snage motora. Jedan proizvođač medicinskog opreme smanjio je buku za 12 dB koristeći ovu metodu.

2. Odjeljanje preciznosti pozicioniranja

CNC stroj je pokazao kumulativnu grešku od 0,1 mm/sat tijekom kontinuiranog obrade, koja je bila posljedica interferencije signala enkodera. Koraci rješenja uključuju: (1) upotrebu diferencijalnog probeza za provjeru integriteta signala kabelova enkodera (A+/A-, B+/B-); zamijenite sa ekraniranim spiralnim kablom ako prekrštenje valnih oblika premaši 15%; (2) provjerite da li se elektronički omjer zupčanika servo-preda (brojnik PA12 / nazivnik PA13) podudara s mehaničkim omjerom redukcije—na jednoj automatskoj liniji proizvodnje pogrešno je postavljeno nazivnik na 32767, što je uzrokovalo grešku od 0,03° po okretaju; (3) za sustave apsolutnog enkodera, izvršite periodičnu kalibraciju hominga, najbolje koristeći dvofrekventni laserski interferometar za kompenzaciju. U praksi, instalacija pojačala za izolaciju signala povećava otpornost na buku—jedan proizvođač poluprovodničkog opreme dostigao je ponovljivost ±1 μm nakon implementacije.

3. Okidač zaštitnog prekomjernog zagrijavanja motora

Kada površinska temperatura motora stalno prelazi 80°C, termička zaštita prisiljava gaustanje. Injektioni robot često je izvještavao o grešci Err21.0 prekomjernog zagrijavanja. Analiza je pokazala: (1) previsoko podešenje petlje struje (PA11)—sa stvarnim opterećenjem struje na samo 60% nominalne vrijednosti, smanjenje granice struje za 20% riješilo je problem; (2) nedovoljno hlađenje motora—dodavanje prisilnog zračnog hlađenja smanjilo je temperaturu za 15–20°C; (3) za česte operacije pokretanja i zaustavljanja, odaberite motive s boljom usklađenosti inertnosti. U jednom slučaju, povećanje razlučivosti impulsa s 1600 ppr na 6400 ppr smanjilo je gubitke željeza za 37%. Napomena: za svako 10°C povišanje temperature okoliša, nominalni moment motora treba smanjiti za 8%.

4. Nekontrolirano gubitak koraka

Na visokim brzinama (npr., iznad 1500 okr./min), koračni motori su skloni gubitku koraka zbog nedostatka momента. Машине за монтаžу чипова показали су позадиње у позицији током акцелерације. Решења укључују: (1) оптимизацију профила S-криве за акцелерацију и декелерацију - поставите јерк (параметар јерк) на 30-50% вредности акцелерације; (2) мониторинг флуктуација напона хране - минимални радни напон за систем од 24V не треба да падне испод 21.6V; (3) за високо инертно оптерећење, омогућите компензацију унапријед (параметар PF03) у серво приводу. Производац текстилне машине смањио је стопу губитка корака на високим брзинама са 0,3% на мање од 0,01% додавањем компензације инерције летвице. Критична напомена: када превазиђе рацио инерције оптерећења до мотора (JL/JM) пре 30:1, мора се изабрати други мотор.

5. Otklanjanje nepravilnosti u komunikaciji

Bus-kontrolirani sustavi (npr., EtherCAT, CANopen) su osjetljivi na vremenske ograničenja komunikacije. Linija za proizvodnju litij-ionskih baterija doživjela je odvojene servosustave svakih dva sata, što je konačno bilo posljedica: (1) nedostatka terminatorskih otpornika koji uzrokuju refleksiju signala—dodavanje 120Ω otpornika na krajeve čvorova smanjilo je stopu greške bita za 90%; (2) suboptimalna topologija mreže—prelazak s lančane na zvjezdasta topologija poboljšao je pouzdanost; jedan slučaj pokazao je da su optički ponovitelji smanjili kašnjenje u komunikaciji sa 200 μs na 50 μs; (3) zastarjeli firmver servopreda—poznata greška CRC checksuma popravljena je u najnovijoj verziji. Važno: za PROFINET mreže, osigurajte da je ime svakog čvora točno vezano za njegovu IP adresu.

6. Rukovanje nepravilnošću kočnice

Za servomotore s elektromagnetskim kočnicama, jednom je magacinu za skladištenje dogodilo se klizište nakon isključivanja struje. Korektivne akcije uključivali su: (1) provjeru vremena reakcije kočnice—24V kočnice moraju djelovati unutar <50 ms; (2) redovito mjerenje izgorevine kočnice—zamijenite kada preostala debljina bude <1,5 mm; (3) dodavanje logike predkočnog u programu PLC-a kako bi se signal kočnice aktirao 50 ms ranije. Sistem AGV u luci dodao je nadstrujnu kapacitetnu podršku kako bi osigurao pouzdanu aktivaciju kočnice tijekom ispadova struje. Za vertikalne primjene, preporučuje se dodatan mehanički stopper kao sekundarnu zaštitu.

Napredni savjeti za optimizaciju

Osim gore navedenih rješenja, uspostavite sustav preventivnog održavanja: 

• Mjesečno zabilježite neravnotežu trofazne struje (alertirajte ako odstupanje >10%); 

• Trokvartalno testirajte otpornost izolacije zavojnica megohmmetrom (≥100 MΩ); 

• Iskoristite ugrađenu funkciju hvatanja talasa grešaka servopreda za analizu anomalija. Jedna linija za zavarivanje vozila otkrila je da kada ukupna harmonijska distorzija struje (THD) premaši 8%, vjerojatnost neispravnosti motora povećava se petput—proaktivna zamjena filter kapacitornih elemenata poboljšala je MTBF za 40%.

Kroz sistemsku analizu neispravnosti i implementaciju rješenja, ukupna učinkovitost koračnih servosustava može se poboljšati preko 25%. Inženjerima se preporučuje održavati kompletna arhiva sigurnosnih kopija parametara kako bi se brzo vratile optimalne konfiguracije tijekom preseljenja opreme ili zamjene komponenti. S napredkom tehnologija prediktivnog održavanja, buduća integracija senzora vibracije i analize talasa struje omogućit će preciznije predviđanje neispravnosti.