Diagnose und Beseitigung von Fehlern bei der Positionierung von CNC-Werkzeugmaschinen: SHP-Spiel, Feedback von Encodern, thermische Kompensation und Servoeinstellung

1. Problembeschreibung und Anwendungsbereich

Dieses Handbuch dient der Systemdiagnose und Fehlerbehebung von Positionierungsfehlern, die bei CNC-Werkzeugmaschinen wie Fräs-, Dreh-, Schleif- und Erodiermaschinen auftreten. Eine ungenaue Positionierung kann zu Produktionsfehlern, erhöhter Zykluszeit sowie Werkzeug- und Maschinenschäden führen. Drei Hauptkategorien von Positionierungsfehlern werden durch den Grad der Kritikalität definiert:

• Kritisch (Kritisch): Positionierungsfehler, die die Toleranzgrenzen des Teils um mehr als 50 % überschreiten, führen zum Totalausfall des Produkts, zur Beschädigung der Maschine oder des Werkzeugs. Sie fordern einen sofortigen Stopp der Anlagen.
• Schwerwiegend: Positionierungsfehler im Bereich von 25–50 % der zulässigen Toleranz des Teils. Dies kann zu bedingt akzeptablen Teilen oder der Notwendigkeit einer Nacharbeit führen. Sie erfordern einen geplanten Stopp zur Diagnose.
• Unbedeutend (geringfügig): Positionierungsfehler, die im Bereich von bis zu 25 % der zulässigen Toleranz des Teils liegen, aber bereits vom Bediener beobachtet oder vom Überwachungssystem aufgezeichnet werden. Sie weisen auf den Beginn einer Systemverschlechterung hin. Sie erfordern eine Überwachung und Einbeziehung in die planmäßige Wartung.

2. Vorsichtsmaßnahmen

ACHTUNG: Vor Beginn von Diagnose- oder Reparaturarbeiten an CNC-Maschinen müssen strenge Sicherheitsregeln befolgt werden. Die Nichtbeachtung dieser Anweisungen kann zu schweren oder tödlichen Verletzungen oder Schäden an der Ausrüstung führen.

• Lockout and Tagout (LOTO): Stellen Sie sicher, dass Sie das Lockout/Tagout-Verfahren gemäß den internen Anweisungen des Unternehmens und den Anforderungen der Normen (z. B. DSTU EN 1037, ISO 14118) durchführen. Stellen Sie sicher, dass alle Energiequellen (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch) vollständig abgeschaltet sind.
• Restenergie: Stellen Sie sicher, dass die gesamte Restenergie (in Kondensatoren, Federn, Hydraulikspeichern, pneumatischen Systemen) entladen oder blockiert ist.
• Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Verwenden Sie immer geeignete PSA: Schutzbrille, Arbeitshandschuhe, Sicherheitsschuhe, Schutzkleidung. Verwenden Sie beim Arbeiten mit elektrischen Bauteilen dielektrische Handschuhe und Werkzeuge.
• Heiße Oberflächen/Komponenten: Seien Sie vorsichtig, da einige Komponenten (Motoren, Antriebe, Spindeln) auch nach dem Ausschalten der Stromversorgung heiß sein können.
• Bewegliche Teile: Arbeiten Sie niemals mit offenen Schutzvorrichtungen, während die Maschine läuft. Vermeiden Sie den Kontakt mit beweglichen Teilen (SHP, Linearführungen).

3. Notwendige Diagnosewerkzeuge

4. Checkliste für die Erstbewertung

Bevor mit einer detaillierten Diagnose begonnen wird, müssen möglichst viele Informationen über den Zustand der Störung gesammelt werden.

5. Systematischer Diagnosealgorithmus

Befolgen Sie diesen Schritt-für-Schritt-Algorithmus, um die Ursache des Positionierungsfehlers systematisch zu identifizieren.

1. Erstprüfung (ohne Strom):
   1. Sichtprüfung:
      • Kabel von Motoren, Encodern, Sensoren auf Beschädigungen, Biegungen, Verbindungszuverlässigkeit prüfen.
      • Überprüfen Sie die Kupplungen zwischen Motor und Getriebe auf Spiel, Beschädigung und lockere Schrauben.
      • Überprüfen Sie das Vorhandensein von Fremdkörpern auf den SHP-Linearführungen.
      • Überprüfen Sie die Schutzabdeckungen auf Schäden, die die Bewegung behindern könnten.
   2. Manuelle mechanische Prüfung:
      • Trennen Sie die Servomotorkupplung vom SHV. Versuchen Sie, den SHVP manuell zu drehen. WENN Das Ventil dreht sich fest oder mit spürbarem Widerstand DANN Überprüfen Sie die Ventillager, das Vorhandensein von Schmutz und Schäden an der Ventilmutter (siehe 7.1.3).
      • Scrollen Sie den Servomotor manuell. WENN sich schwergängig oder laut dreht DANN überprüfen Sie die Motorlager.
      • Bewegen Sie die Achse der Maschine manuell (bei abgetrennter Fernbedienung oder ausgeschaltetem Motor). WENN die Bewegung ruckartig oder mit großem Kraftaufwand erfolgt DANN überprüfen Sie die Linearführungen, ihre Schmierung und das Vorhandensein mechanischer Schäden.
2. Diagnose des Kugelumlaufspindelspiels (Ball Screw Backlash):
   1. Messung des Kugelumlaufspindelspiels mit einem Indikator:
      • Montieren Sie einen uhrartigen Indikator auf dem Maschinenbett und legen Sie sein Bein gegen den beweglichen Teil der Achse (z. B. einen Tisch).
      • Wechseln Sie im CPC in den MDI-Modus.
      • Bewegen Sie die Achse an die Position, an der der Fehler auftritt.
      • Machen Sie eine kleine Bewegung (z. B. 10 mm) in eine Richtung (z. B. +X). Notieren Sie den Anzeigewert.
      • Machen Sie eine kleine Bewegung (z. B. 10 mm) in die entgegengesetzte Richtung (-X). Notieren Sie den Anzeigewert.
      • WENN der Unterschied in den Messwerten der Anzeige 0,02 mm überschreitet DANN ist die wahrscheinliche Ursache das Spiel des Ventilschafts.
      • WENN das Spiel 0,005 mm bis 0,02 mm beträgt DANN ist dies ein Zeichen anfänglichen Verschleißes, der überwacht oder regelmäßig gewartet werden muss.
      • Besonders kritisch: Spiel > 0,05 mm.
   2. Überprüfung der Lager des Ventils:
      • Überprüfen Sie die axiale Verschiebung des Ventilträgers mithilfe der Anzeige.
      • WENN die axiale Verschiebung 0,005 mm überschreitet DANN müssen die Lager des SHV ausgetauscht oder eingestellt werden.
      • Verwenden Sie einen Schwingungsanalysator. Messen Sie die Vibration an den Stützen des SHVP. WENN der Gesamtvibrationspegel 4,5 mm/s (RMS) überschreitet oder charakteristische Frequenzen der Lager beobachtet werden DANN sind die Lager verschlissen.
   3. Befestigung der Schraubenmutter prüfen:
      • Überprüfen Sie die Befestigung der Schraubenmutter am beweglichen Teil auf Lockerung.
      • Ziehen Sie die Befestigungselemente mit dem empfohlenen Drehmoment an (siehe OEM-Dokumentation).
3. Diagnose des Encoder-Feedbacks (Encoder-Feedback):
   1. Integritätsprüfung des Encoderkabels:
      • ACHTUNG: Schalten Sie die CNC-Stromversorgung aus!
      • Überprüfen Sie mit einem Multimeter die Leitfähigkeit jedes Leiters des Encoderkabels. Der Widerstand sollte <1 Ohm betragen.
      • Überprüfen Sie die Isolierung des Kabels auf einen Kurzschluss zum Gehäuse oder untereinander. Der Widerstand sollte >1 MΩ betragen.
      • WENN eine Unterbrechung oder ein Kurzschluss erkannt wird DANN ersetzen Sie das Encoderkabel.
   2. Analyse von Encodersignalen mit einem Oszilloskop:
      • Verbinden Sie das Oszilloskop mit den Ausgängen A, B, Z des Encoders (Differenzsignale, falls vorhanden).
      • Bewegen Sie die Achse manuell oder mit niedriger Geschwindigkeit.
      • WENN Quadratursignale (A und B) keine Phasenverschiebung von 90° ± 10° haben oder eine ungleichmäßige Amplitude haben (mehr als 10 % des Nennwerts) DANN fehlerhafter Encoder oder verschmutztes Lineal.
      • WENN Signal Z (Referenzmarke) fehlt oder instabil DANN fehlerhafter Encoder oder verschmutztes Lineal.
      • WENN Signale erhebliches Rauschen oder Verzerrungen aufweisen DANN überprüfen Sie die Kabelabschirmung und die Erdung des Systems.
      • Beispiel für Schwellenwerte: Bei TTL-Encodern sollte die Amplitude der Signale im Bereich von 4,5–5,5 V liegen. Bei Sinuskurven – 0,5–1,2 V Spitze-Spitze.
   3. Überprüfen Sie die Geberleitung auf Verschmutzung oder Beschädigung:
      • ACHTUNG: Schalten Sie die Stromversorgung der CNC aus!
      • Überprüfen Sie das optische Lineal oder Magnetband des Encoders auf Schmutz, Staub, Fett und Kratzer.
      • Reinigen Sie das Lineal sorgfältig mit einem Spezialmittel für die Optik (ohne Scheuermittel) oder Isopropylalkohol.
      • WENN das Lineal beschädigt ist (tiefe Kratzer, Absplitterungen) DANN ersetzen Sie das Lineal oder den Encoder.
   4. Überprüfung des Versatzes des Encoders/Maßstabslineals:
      • Überprüfen Sie die Zuverlässigkeit der Befestigung des Encoder-Lesekopfs und des Lineals selbst.
      • Überprüfen Sie den empfohlenen Abstand zwischen Lesekopf und Lineal (normalerweise 0,1 - 0,2 mm). Passen Sie es nach Bedarf an.
4. Diagnose der thermischen Kompensation (Thermal Compensation):
   1. Temperaturüberwachung:
      • Verwenden Sie eine Wärmebildkamera, um die Temperatur von Spindelstock, Bett, Lagern und Motoren während des Maschinenbetriebs zu überwachen.
      • Vergleichen Sie die Temperatur mit den Nennwerten oder mit den Temperaturen ähnlicher, funktionierender Knoten.
      • WENN die Temperatur des SHP im zentralen Teil nach 30 Minuten Betrieb um mehr als 5 °C von den Rändern abweicht DANN wahrscheinliche thermische Verformung.
   2. Überprüfung der Temperatursensoren:
      • ACHTUNG: Schalten Sie den PDA aus!
      • Überprüfen Sie den Widerstand der Thermistoren oder Thermoelemente, wenn diese am SVP oder anderen Komponenten installiert sind. Vergleichen Sie mit Tabellendaten oder Messwerten eines funktionierenden Sensors.
      • Überprüfen Sie die Integrität der Verkabelung zu den Temperatursensoren.
   3. Einstellen der Parameter des CPC:
      • Überprüfen Sie, ob die thermische Kompensationsfunktion in den CPC-Parametern aktiviert ist.
      • Kompensationsparameter (Ausdehnungskoeffizienten, Messpunkte) prüfen. Konsultieren Sie ggf. die Dokumentation des Maschinenherstellers.
5. Servo-Tuning-Diagnose:
   1. Servo-Fehleranalyse:
      • Verwenden Sie Servo-Diagnosesoftware (z. B. DriveMonitor), um das Fehlerprotokoll und die Servoparameter auszulesen.
      • Achten Sie auf Positionierungsfehler, Stromfehler, Geschwindigkeitsfehler.
   2. Überprüfung der Verstärkungsparameter:
      • Überprüfen Sie die proportionalen (P), integralen (I) und differentiellen (D) Verstärkungswerte (PID-Regler) für die entsprechende Achse.
      • WENN die Werte stark von den Werkseinstellungen oder den Einstellungen anderer fehlerfreier Achsen abweichen DANN ist das Servo wahrscheinlich außer Betrieb.
      • Autotuning des Servos, wenn möglich, gemäß den Anweisungen des Herstellers.
   3. Überwachen des Servosignals mit einem Oszilloskop:
      • Schließen Sie das Oszilloskop an den Ausgangsstrom des Servoverstärkers an und überwachen Sie die Wellenform während der Achsenbewegung.
      • WENN die Stromwellenform Schwankungen aufweist, deutlich überschwingt oder der Ruhestrom deutlich höher als der Nennstrom ist DANN muss der Servo abgestimmt werden oder es liegt ein mechanisches Problem vor (Reibung, hohe Reibung).
   4. Mechanische Vibrationen:
      • Messen Sie mit einem Vibrationsanalysator Vibrationen an Motor, Kupplung und Getriebe.
      • WENN bei bestimmten Frequenzen der Achsbewegung erhebliche Vibrationen auftreten (> 3 mm/s RMS), die mit den Servofrequenzen in Resonanz stehen DANN kann die Servoeinstellung mit der mechanischen Resonanz des Systems in Konflikt geraten.

6. Störungs- und Ursachenmatrix

7. Ursachenanalyse für jede Fehlfunktion

7.1. Spiel der Kugelumlaufspindel (Spiel der Kugelumlaufspindel)

7.1.1. Verschleiß der Schraubenmutter:

• WARUM: Der häufigste Grund. Verschleiß entsteht durch Reibung der Kugeln an den Laufbahnen der Mutter und der Welle des SHV. Beschleunigt sich bei unzureichender Schmierung, Überlastung oder Vorhandensein abrasiver Partikel. Der Verschleiß der Mutter führt zu einer Vergrößerung des Spalts zwischen den Kugeln und den Laufbahnen, was sich als Spiel bemerkbar macht.
• SO BESTÄTIGEN SIE: SHP-Spielmessung mit einem Laserinterferometer (gemäß ISO 230-2) oder einem uhrenartigen Indikator. Bewegen Sie die Achse der Maschine von Hand bei abgeklemmtem Motor: Es ist ein erheblicher Spielraum zu spüren.
• SCHADEN, WENN NICHT ENTFERNT: Positionierungsungenauigkeit, Konizität, Unrundheit der Teile. Erhöhte Vibrationen, die den Verschleiß anderer mechanischer Komponenten (Lager, Linearführungen) beschleunigen. Schäden am Werkzeug und an der Maschine durch zu hohe dynamische Belastungen.

7.1.2. Verschleiß oder Beschädigung der Lager des SHVP:

• WARUM: Sphärische Axiallager (normalerweise Radialdrucklager) gewährleisten Steifigkeit und Genauigkeit der axialen Positionierung. Ihr Verschleiß, falsche Vorspannung oder Beschädigung (z. B. durch Stöße) führen zu Axialspiel des SHV und Radialschlag, der auf die Achse übertragen wird.
• SO BESTÄTIGEN SIE: Messung der axialen Verschiebung der Stützen des SHVP mit einem Indikator. Analyse von Lagerschwingungen. Beim Drehen des Ventils von Hand kann es zu Reibung oder einem charakteristischen Geräusch kommen.
• SCHÄDEN, WENN NICHT BEHOBEN: Instabile Positionierung, Vibration, erhöhter Lärm, Überhitzung der Lager, was zur Zerstörung der Halterung und des SHV führen kann.

7.1.3. Schwächung der Servomotor-SHV-Kupplung:

• WARUM: Die Kupplung überträgt das Drehmoment vom Servomotor zum Servomotor. Seine Schwächung, der Verschleiß von Dämpfungselementen oder Keilverzahnungen führt zum Verlust der Synchronisation zwischen der Drehung des Motors und der Bewegung der Achse, wodurch ein Spiel entsteht.
• SO BESTÄTIGEN SIE: Überprüfen Sie die Kupplung visuell auf Spiel, wenn Sie versuchen, sie von Hand zu drehen. Überprüfen Sie den Anzug der Befestigungsschrauben.
• SCHADEN, WENN NICHT BEHOBEN: Positionierungsfehler, die zufällig oder bei schnellen Richtungsänderungen auftreten. Übermäßige Belastung des Stellmotors und des Stellmotors, was zu deren vorzeitigem Verschleiß führen kann.

7.2. Probleme mit dem Encoder-Feedback

7.2.1. Verschmutzung oder Beschädigung des Lineal-/Encoderkopfes:

• WARUM: Staub, Fett, Kühlmittel oder Metallspäne, die auf das optische Lineal oder das Magnetband gelangen, verhindern das korrekte Ablesen. Auch Kratzer oder mechanische Beschädigungen am Lineal/Kopf verfälschen das Signal.
• SO BESTÄTIGEN SIE: Sichtprüfung des Lineals und des Encoderkopfes. Analysieren von Signalen mit einem Oszilloskop – Signale können fehlen, verzerrt sein oder die Z-Markierung kann „verschwinden“.
• SCHADEN, WENN NICHT BEHOBEN: Chaotische Positionierungsfehler, Unmöglichkeit des Verlassens zum Referenzpunkt, CNC-Störungen, Bewegung der Achsen mit „Ruckeln“. Kann zu Kollisionen und Schäden am Werkzeug und an der Maschine führen.

7.2.2. Fehlerhaftes Encoderkabel oder schlechter Kontakt:

• WARUM: Kabel, die in Kabelkanälen verlegt werden, unterliegen mechanischem Verschleiß und Knicken. Ein Leiterbruch, ein Kurzschluss zwischen den Leitern oder zur „Erde“ oder eine Oxidation der Kontakte führt zum Verlust oder zur Verfälschung von Signalen.
• SO BESTÄTIGEN SIE: Überprüfen Sie die Unversehrtheit des Kabels mit einem Multimeter (Widerstand, Isolierung). Analyse von Signalen mit einem Oszilloskop – Signale können eine geringe Amplitude haben, sehr verrauscht sein oder ganz fehlen.
• SCHADEN, WENN NICHT BEHOBEN: Verlust der Achsenkontrolle, unkontrollierte Bewegungen, CNC-Alarme (z. B. „Encoderfehler“). Hohe Kollisionsgefahr und unbeabsichtigte Beschädigung der Ausrüstung.

7.2.3. Fehler des Encoders selbst:

• WARUM: Die internen elektronischen Komponenten des Encoders (optische Elemente, Fotorezeptoren, Mikroschaltkreise) können aufgrund von Alterung, Überhitzung, Spannungsabfällen, Vibrationen oder mechanischen Stößen ausfallen.
• SO BESTÄTIGEN SIE: Nach Ausschluss anderer Ursachen (Kabel, Lineal) wird die Fehlfunktion des Encoders durch das Fehlen oder falsche Ausgangssignale beim Einschalten und Bewegen bestätigt.
• SCHADEN, WENN NICHT BEHOBEN: Vollständiger Verlust der Achsenrückführung, was zum Stillstand der Maschine führt.

7.3. Probleme der thermischen Kompensation

7.3.1. Thermische Verformung des SHVP oder Bettrahmens:

• WARUM: Die Erwärmung des SHP während des Betriebs (aufgrund von Reibung) führt zu seiner thermischen Ausdehnung. Verfügt die Maschine nicht über ein wirksames Kühlsystem des SHP oder eine aktivierte thermische Kompensation, führt die Ausdehnung zu einer Änderung der Ist-Position relativ zum Sollwert. Außerdem kann es zu einer Erwärmung des Bettes und damit zu Verformungen kommen.
• SO BESTÄTIGEN SIE: Messung der Temperatur des SHP mit einer Wärmebildkamera oder Kontaktthermometern. Erkennung der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Position, die mit der Betriebszeit der Maschine zunimmt. Messung der linearen Genauigkeit mit einem Laserinterferometer nach dem „Aufwärmen“ der Maschine.
• SCHADEN, WENN NICHT BEHOBEN: Fehler in den Abmessungen von Teilen, die sich während einer Arbeitsschicht ändern. Reduzierung der Genauigkeit und Qualität der Verarbeitung.

7.3.2. Fehlfunktion der Temperatursensoren oder des Kühlsystems:

• WARUM: Wenn die Maschine zur Kompensation mit Temperatursensoren ausgestattet ist, führt deren Fehlfunktion (Bruch, Kurzschluss, Ausfall) zu falschen Daten für die CNC. Eine Fehlfunktion der Pumpe oder eine Verschmutzung der Filter des Kühlsystems des SHP führt zu dessen Überhitzung.
• SO BESTÄTIGEN SIE: Überprüfen Sie die Messwerte der Temperatursensoren im CHPC-Diagnosesystem. Überprüfung der Integrität der Sensorverkabelung. Überprüfung der Leistung des Kühlsystems (Flüssigkeitsfluss, Druck).
• SCHÄDEN, WENN NICHT ENTFERNT: Dasselbe wie bei Hitzeverformung. Darüber hinaus kann eine Überhitzung den Verschleiß des Ventilschafts und der Lager beschleunigen.

7.4. Probleme beim Servo-Setup

7.4.1. Falsche Einstellung der PID-Reglerparameter:

• WARUM: Die Servoverstärkungsparameter (P, I, D) bestimmen die Reaktion des Systems auf Steuersignale und Störungen. Falsche Werte (z. B. P-Verstärkung zu hoch oder I-Verstärkung zu niedrig) können zu Schwingungen, Überschwingern, langsamer Reaktion oder ungenauer Positionshaltung führen.
• SO BESTÄTIGEN SIE: Analyse von Bewegungs- und Motorstromoszillogrammen mit Servodiagnosesoftware. Beobachten der Reaktion der Achse auf den Bewegungsbefehl (gibt es Schwingungen, Nachregelung).
• SCHADEN, WENN NICHT ENTFERNT: Ungleichmäßige Bewegung der Achse, Vibration, Überhitzung des Motors, Verringerung der Bearbeitungsgenauigkeit, schneller Verschleiß mechanischer Komponenten aufgrund erhöhter dynamischer Belastungen.

7.4.2. Mechanische Resonanz:

• WARUM: Jedes mechanische System hat seine eigenen Resonanzfrequenzen. Wenn die Frequenzen des Servos (insbesondere bei falscher Abstimmung) mit diesen Resonanzfrequenzen übereinstimmen, treten erhebliche Vibrationen auf, die die Positioniergenauigkeit verschlechtern.
• SO BESTÄTIGEN SIE: Frequenzschwingungsanalyse mit einem Schwingungsanalysator. Erkennung von Schwingungsspitzen bei Frequenzen, die mit den Betriebsfrequenzen des Servoantriebs übereinstimmen.
• SCHÄDEN, WENN NICHT BEHOBEN: Übermäßige Vibrationen führen zu schnellem Verschleiß von Lagern, mechanischen Dichtungen, Lockerung von Befestigungselementen und erheblicher Verschlechterung der bearbeiteten Oberflächen.

8. Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Fehlerbehebung

8.1. Beseitigung des Spiels des SHP

1. Ersetzen der Schaltermutter:
   1. SICHERHEIT: LOTO-Verfahren durchführen.
   2. Lösen Sie die Schraubenmutter vom beweglichen Teil der Achse.
   3. Entfernen Sie die Mutter von der Zapfwelle (möglicherweise ist eine spezielle Vorrichtung erforderlich, um zu verhindern, dass die Kugeln auseinanderfallen).
   4. Installieren Sie eine neue Ventilschaftmutter gemäß den Anweisungen des Herstellers. Stellen Sie sicher, dass die Ausrichtung korrekt ist.
   5. Befestigen Sie die Mutter am beweglichen Teil mit dem empfohlenen Anzugsdrehmoment (z. B. 80-120 Nm für M10).
   6. PRÜFEN: Wiederholen Sie die Spielmessung mit einem Indikator oder einem Laserinterferometer. Zulässiges Spiel <0,01 mm.
2. Austauschen oder Einstellen der Lager der SHV-Unterstützung:
   1. SICHERHEIT: Führen Sie das LOTO-Verfahren durch.
   2. Demontieren Sie die Stützen des SHVP.
   3. Ersetzen Sie die Lager durch neue (normalerweise einen Satz Radialdrucklager mit Vorspannung). Verwenden Sie für die Installation ein Spezialwerkzeug.
   4. Montieren Sie die Stützen und beachten Sie dabei das empfohlene Anzugsdrehmoment der Befestigungsschrauben.
   5. PRÜFEN: Messen Sie die axiale Verschiebung der SHVP-Stützen mit einem Indikator. Er sollte <0,003 mm betragen. Führen Sie eine Schwingungsanalyse durch.
3. Festziehen oder Ersetzen der Servomotor-SHV-Kupplung:
   1. SICHERHEIT: Führen Sie das LOTO-Verfahren durch.
   2. Überprüfen Sie den Anzug der Kupplungsschrauben. Mit dem vom Hersteller empfohlenen Drehmoment anziehen (z. B. 15–25 Nm für Wellenkupplungen).
   3. Wenn die Kupplung abgenutzt oder beschädigt ist, ersetzen Sie sie durch eine neue.
   4. PRÜFEN: Visuelle Kontrolle der Spielfreiheit. Probelauf der Achse bei niedrigen Geschwindigkeiten.

8.2. Fehlerbehebung beim Encoder-Feedback

1. Lineal und Encoderkopf reinigen:
   1. SICHERHEIT: Führen Sie das LOTO-Verfahren durch.
   2. Reinigen Sie das Lineal und die optischen Elemente des Encoderkopfs sorgfältig mit einem weichen, fusselfreien Tuch, das mit Isopropylalkohol oder einem speziellen Mittel für Optiken angefeuchtet ist. Keine abrasiven Materialien verwenden!
   3. PRÜFUNG: Analysieren Sie nach der Reinigung die Signale mit einem Oszilloskop. Die Signale müssen sauber, rauschfrei und mit korrekter Phase und Amplitude sein.
2. Ersatz des Encoderkabels:
   1. SICHERHEIT: LOTO-Verfahren durchführen.
   2. Trennen Sie das alte Kabel. Verlegen Sie ein neues Kabel und folgen Sie dabei der ursprünglichen Route und den Biegeradien. Vermeiden Sie Spannungen und mechanische Beschädigungen.
   3. Schließen Sie das neue Kabel an und achten Sie darauf, dass jeder Leiter richtig angeschlossen ist (Pin-zu-Pin).
   4. PRÜFEN: Überprüfen Sie die Unversehrtheit des neuen Kabels mit einem Multimeter. Analysieren Sie Encodersignale mit einem Oszilloskop.
3. Encoder-Austausch:
   1. SICHERHEIT: Führen Sie das LOTO-Verfahren durch.
   2. Zerlegen Sie den defekten Encoder.
   3. Installieren Sie den neuen Encoder und achten Sie dabei auf die richtige Ausrichtung und den empfohlenen Abstand zwischen Kopf und Lineal (normalerweise 0,1 – 0,2 mm).
   4. Befestigen Sie den Encoder mit dem empfohlenen Drehmoment.
   5. PRÜFEN: Analysieren Sie nach der Installation die Signale mit einem Oszilloskop. Führen Sie das Verfahren zum Festlegen des Referenzpunkts (Nullpunkt) des CPC durch.

8.3. Beseitigung von thermischen Kompensationsproblemen

1. Thermische Kompensation im CPC prüfen und aktivieren:
   1. Geben Sie die CPC-Parameter ein. Überprüfen Sie den Status der thermischen Kompensationsfunktion (EIN/AUS). Falls deaktiviert, aktivieren.
   2. Überprüfen Sie die Kompensationsparameter (z. B. die Temperaturausdehnungskoeffizienten für einen bestimmten SHVP). Bei Bedarf entsprechend der Dokumentation des Werkzeugmaschinenherstellers oder nach Messung der Dehnung mit einem Laserinterferometer anpassen.
   3. PRÜFEN: Nachdem Sie Änderungen vorgenommen haben, wärmen Sie die Maschine auf und messen Sie die Positionierungsgenauigkeit mit einem Laserinterferometer.
2. Diagnose und Reparatur des SHP-Kühlsystems:
   1. SICHERHEIT: Führen Sie das LOTO-Verfahren durch.
   2. Überprüfen Sie den Kühlmittelstand, den Zustand der Pumpe, der Filter und des Wärmetauschers.
   3. Filter reinigen, Flüssigkeit austauschen, Pumpe/Wärmetauscher reparieren oder austauschen, je nach Bedarf.
   4. PRÜFUNG: Überwachung der Temperatur des Wärmetauschers mit einer Wärmebildkamera oder eingebauten Sensoren. Die Temperatur sollte nach einer Betriebsstunde die Nennwerte (z. B. +5°C gegenüber der Umgebungstemperatur) nicht überschreiten.

8.4. Servoeinstellungen

1. Servo-Autotuning ausführen:
   1. Servo-Diagnosesoftware starten (z. B. Servus, DriveMonitor).
   2. Wählen Sie die Autotuning-Funktion. Befolgen Sie die Anweisungen des Software- und Servoherstellers. Während der automatischen Justierung führt die Maschine Testbewegungen durch.
   3. PRÜFEN: Überprüfen Sie nach der automatischen Abstimmung die Verstärkungsparameter. Testen Sie den Anlauf der Achse, indem Sie die Bewegung und das Fehlen von Schwingungen beobachten.
2. Manuelle Anpassung der PID-Reglerparameter:
   1. Wenn die automatische Anpassung keine Ergebnisse lieferte oder nicht verfügbar ist, führen Sie eine manuelle Anpassung durch.
   2. Passen Sie nacheinander die Verstärkungsparameter P, I, D an, beginnend mit P. Erhöhen Sie P bis zum Auftreten von Schwingungen und verringern Sie es dann etwas. Passen Sie als Nächstes I und D an, um die Reaktion zu optimieren und statische Fehler zu beseitigen.
   3. PRÜFEN: Verwenden Sie die Oszilloskopfunktion in der Servodiagnosesoftware, um den Positionierungsfehler und den Motorstrom zu überwachen. Die Bewegung sollte reibungslos sein, ohne Anpassungen und Schwingungen.
3. Quellen mechanischer Resonanz identifizieren und beseitigen:
   1. Identifizieren Sie mit einem Schwingungsanalysator Komponenten, die bei Resonanzfrequenzen schwingen.
   2. Überprüfen Sie die Steifigkeit der Befestigung der Motoren, der SHVP-Halterungen und der Linearführungen. Ziehen Sie alle gelösten Befestigungselemente fest.
   3. Wenn die Vibration auf eine Unwucht zurückzuführen ist, wuchten Sie die rotierenden Teile (z. B. das Schwungrad des Motors) aus.
   4. VERIFY: Erneute Analyse der Vibration. Der Vibrationsgrad sollte innerhalb normaler Grenzen liegen (typischerweise < 2,8 mm/s RMS für neue Maschinen, < 4,5 mm/s RMS für abgenutzte Maschinen).

9. Vorbeugende Maßnahmen

10. Ersatzteile und Komponenten

Um hochwertige Ersatzteile und Komponenten von führenden Herstellern zu bestellen, besuchen Sie unseren elektronischen Unitec-Katalog.

11. Links

• DSTU EN 1037: Sicherheit von Maschinen. Verhinderung eines unerwarteten Starts.
• ISO 14118: Sicherheit von Maschinen. Verhinderung eines unerwarteten Starts.
• ISO 230-2: Prüfmethoden für Werkzeugmaschinen. Teil 2: Bestimmung der Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit von CNC-Maschinen.
• ISO 10816: Mechanische Vibration. Bewertung von Maschinenschwingungen durch Messungen an nicht rotierenden Teilen.
• Betriebs- und Wartungshandbücher von Werkzeugmaschinenherstellern (z. B. DMG MORI, MAZAK, OKUMA).
• Dokumentation für Servosysteme (z. B. FANUC, Siemens, Bosch Rexroth).