Hat hibaelhárítási tip a lépcsőzetes szervomotorokkal kapcsolatos problémákra

A lépcsős szervomotorok, mint az ipari automatizálás kritikus alkotóelemei, közvetlenül befolyásolják a berendezések teljesítményét az állandóságuk és pontosságuk révén. Azonban a gyakorlatban a motorok paraméterek beállítása, mechanikai terhelés vagy környezeti tényezők miatt anomáliát mutathatnak. Ez a cikk rendszeres megoldásokat nyújt hat tipikus problémára, valamint valós mérnöki esetekkel, hogy segítse a technikusokat a hibák gyors felismerésében és megoldásában.

1. Anormális motorkinga és zaj

A kinga és a zaj a leggyakrabban előforduló hibajelenségek a lépcsős szervos rendszerekben. Egy csomagolóvonalon egy éles sivár jelentkezett a motor működése közben. A tesztelés megmutatta, hogy a rezgésfrekvencia megegyezett a mechanikai szerkezet természetes frekvenciájával. A megoldások között szerepel: (1) rugalmassági paraméterek (pl. PA15, PB06) beállítása a szervomeghajtó segítségével, valamint adaptív szűrőfunkció engedélyezése bizonyos frekvenciákon történő rezgések elnyomásához; (2) a csatlakoztatás párhuzamos helyzetének ellenőrzése—az eltérés 0,02 mm-nél kisebbnek kell lennie; ha övát használnak, akkor ellenőrizni kell az egyenletes feszültséget. Fontos megjegyezni, hogy alacsony sebességen (pl. 300 ford/min alatt) a Hybrid Decay mód engedélyezése közepes frekvenciájú rezgések elnyomásához. Magas frekvenciájú zaj esetén telepíteni kell ferromágneses szűrőket a motor energiaforrásaiba. Egy orvosi berendezékek gyártója ezzel a módszerrel 12 dB-ot csökkentett a zajszinten.

2. Pozicionáló pontosság csökkenése

Egy CNC gép folyamatos vés alatt 0,1 mm/óra kumulált hibát mutatott, amelyet a kódoló jelzés zavarai okoztak. A megoldási lépések: (1) differenciális sonda használata a kódoló kábelek (A+/A-, B+/B-) jelintegritásának ellenőrzésére—ha a hullámforma torzulása 15%-nál nagyobb, akkor cserélendő védett forgácsolt párbeszédű kábelekre; (2) ellenőrizni, hogy a szervomeghajtó elektronikus fogaskereke (számláló PA12 / nevező PA13) megegyezik-e a mechanikai csökkentési arányval—egy automatikus gyártási vonalon hibás nevező beállítás (32767) okozta 0,03° hibát fordulatanként; (3) abszolút kódoló rendszerek esetén rendszeres házirendbeli kalibráció, optimálisan kétképpontú láserinterferométer segítségével. Gyakorlatilag a jelizolációs erősítők telepítése növeli a zajellenségesítést—egy szemiconduktori berendezékek gyártója ennek következtében ±1 μm ismétlhetőséget ért el.

3. Motor túlmelegedési védelem indítása

Amikor a motor felületi hőmérséklete konstansan 80°C-nál magasabb, a hővédelmi rendszer kényszerít leállást. Egy injekciós formázó robot gyakran jelentette az Err21.0 túlmelegedési hibát. Az elemzés megmutatta: (1) túl magas áramhurok beállítás (PA11)—a tényleges terhelési áram csak a nominális érték 60%-a volt, a probléma megoldásához 20%-kal csökkentették a korlátot; (2) elégtelen motorhűtés—kényszerleges légkeringés bevezetésével 15–20°C-rel csökkentették a hőmérsékletet; (3) gyakori indítás-leállás esetén választani kell jobb inerciamodellhez illő motorokat. Egy esetben a pulszusfelbontás 1600 ppr-ről 6400 ppr-re emelésével 37%-kal csökkentették a vasveszteségeket. Megjegyzés: minden 10°C-os környezeti hőmérséklet-emelkedés esetén a motor nominális nyomatékát 8%-kal kell csökkenteni.

4. Váratlan lépcsőveszteség

Magas sebességen (pl. 1500 ford/min felett) a lépcsős motorok kevés torziónak köszönhetően lépcsőveszteséget mutathatnak. Egy chipeltoló pozíciós elmaradást mutatott a gyorsítás közben. A megoldások között szerepel: (1) S-görbe gyorsítási/lassítási profil optimalizálása—a rúgás (jerk parameter) 30–50%-a a gyorsítási értéknek; (2) a tápegység feszültség-változásainak figyelembevétele—egy 24V rendszer minimális működési feszültsége nem lehet 21,6V alatt; (3) nagy inerciájú terhelések esetén előrejelző kompenzáció (PF03 paraméter) bekapcsolása a szervomeghajtóban. Egy textilgépek gyártója ezzel a módszerrel a magas sebességű lépcsőveszteség arányát 0,3%-ról 0,01%-alatt csökkentette. Kritikus megjegyzés: ha a terhelés-motor inerciaváltozó (JL/JM) 30:1-nél nagyobb, akkor a motor újraszelekciójára van szükség.

5. Kommunikációs megszakítás hibaelhárítása

A busz-vezérlésű rendszerek (pl. EtherCAT, CANopen) könnyen ki vannak téve a kommunikációs időtúllépésnek. Egy litium-akkumulátor gyártási vonalon két óránként jelentkezett szervohálózati szakadás, amelyet végül a következőkre köthettek: (1) hiányzó végellenállások jelreflexiót okoztak—120Ω ellenállások beillesztése a végpontokon 90%-kal csökkentette a bit-hibaráta; (2) suboptimális hálózati topológia—az összekötő lánc helyett csillagszerű topológia javította a megbízhatóságot; egy esetben a fényvezető ismétlők 200 μs-ről 50 μs-ra csökkentették a kommunikációs késést; (3) elavult szervomeghajtó firmware—az utolsó verzióban javították a CRC-ellenőrzési hibát. Fontos: PROFINET hálózatok esetén gondoskodni arról, hogy minden csomópont eszközneve helyesen legyen kötve az IP-címéhez.

6. Brakesz hibaelhárítása

Az elektromágneses brakeszel rendelkező szervomotorok esetén egy raktárteherautó után a beszüntetés után csúszás jelentkezett. A korrekciós intézkedések: (1) a brakesz reakcióideje ellenőrzése—24V brakesznek 50 ms alatt működniük kell; (2) a brakeszpad hanyatlásának rendszeres mérése—cserélendő, ha a maradék vastagság 1,5 mm alatt van; (3) előzetes brakeszlogika hozzáadása a PLC programba 50 ms előre aktiváláshoz. Egy kikötő AGV-rendszer szupercapacitort adott hozzá, hogy megbízhatóan aktiválja a brakeszet a beszüntetés során. Függőleges tengely alkalmazások esetén ajánlott további mechanikai stopszerkezeteket adni másodlagos védelemként.

Fejlett optimalizálási javaslatok

A fenti megoldásokon túl, állítsanak be megelőző karbantartási rendszert: 

• Havi háromfázisú áramegyensúly rögzítése (figyelmeztetés, ha a eltérés >10%); 

• Negyedévente izolációs ellenállás vizsgálata a tekercsekben megohmmmeterral (≥100 MΩ); 

• A szervomeghajtó beépített hibajelzési hullámformák használata anomáliák elemzésére. Egy autóipari hegesztővonalon azt találták, hogy amikor az áram teljes harmonikus torzítása (THD) 8%-nál nagyobb, a motorhibák valószínűsége ötszörösre nő—proaktív szűrőkondenzátorok cseréje 40%-kal javította a MTBF-t.

A rendszeres hibaanalízis és a megoldások végrehajtása segítségével a lépcsős szervos rendszerek teljesítménye 25%-kal fejlődhet. A mérnökök teljes paramétermentési archívumot kell fenntartaniuk, hogy gyorsan visszaállíthassák a legjobb beállításokat a berendezések áthelyezése vagy komponensek cseréje során. A prediktív karbantartási technológiák fejlődésével a jövőben a rezgésszensorok és az áramhullámformák elemzése lehetővé teszi a pontosabb hiba-előrejelzést.