Servoproblemen oplossen: trackingfout en positieverlies

Technical analysis: Troubleshooting servo drive following error and position loss: encoder feedback, mechanical coupling

1. Beschrijving van het probleem en toepassingsgebied

Deze diagnosehandleiding is bedoeld om systematisch de volgende fouten en positieverlies in servoaandrijfsystemen te identificeren en op te lossen. Storingen in het servosysteem kunnen aanzienlijke productieonderbrekingen, verslechtering van de productkwaliteit en schade aan apparatuur veroorzaken als ze niet tijdig worden gediagnosticeerd en gecorrigeerd.

1.1. Mogelijke storingssymptomen

  • Volgende fout: De servo kan een bepaalde positie of snelheid niet nauwkeurig bereiken of behouden. Dit kan zich manifesteren als een constante of periodieke afwijking tussen de ingestelde en werkelijke positie.
  • Verlies van positie: Het servosysteem verliest volledig de oriëntatie naar zijn nulpositie of kan er niet naar terugkeren nadat de stroom is uitgeschakeld.
  • Slechte positioneringsnauwkeurigheid: onvermogen om het mechanisme met de vereiste nauwkeurigheid te herpositioneren, wat resulteert in ontbrekende of inconsistente afmetingen.
  • Trillingen en trillingen: ongewenste oscillaties van de aandrijfas, die te wijten kunnen zijn aan systeeminstabiliteit.
  • Oververhitting van motor of aandrijving: overmatige warmteontwikkeling, vaak gepaard gaand met een verhoogd stroomverbruik.
  • Abnormale geluiden: Piepen, kloppen of andere abnormale geluiden van de servomotor, versnellingsbak of mechanische verbinding.
  • Storingen op het servodisplay: Geeft specifieke foutcodes weer die verband houden met de encoder, trackinglimiet of overbelasting.

1.2. Soorten apparatuur die hierbij betrokken kunnen zijn

Servoaandrijvingen vormen een integraal onderdeel van industriële apparatuur met hoge precisie. Deze handleiding is van toepassing op de volgende machinetypes:

  • CNC-machines: frees-, draai-, slijpmachines.
  • Industriële robots: manipulatoren, lasrobots, assemblagerobots.
  • Verpakkingsmachines: vorm-, vul-, sluiteenheden.
  • Druk- en textielmachines.
  • Automatische assemblagelijnen.
  • Transport- en positioneringssystemen.

1.3. Classificatie van ernst van storingen

Een juiste beoordeling van de ernst van de storing helpt bij het prioriteren van diagnose- en reparatiewerkzaamheden.

  • Kritisch: Volledige stopzetting van het productieproces, onmiddellijke bedreiging voor de veiligheid van het personeel of risico op aanzienlijke schade aan dure apparatuur. Vereist onmiddellijke interventie.
  • Belangrijk: afname van de productiviteit of productkwaliteit, frequente ongeplande stilstanden, verhoogde slijtage van componenten. Vereist zo snel mogelijk ingrijpen.
  • Klein: Periodieke, onregelmatige problemen die niet direct van invloed zijn op de productie of de beveiliging, maar zich kunnen verergeren. Vereist diagnose- en reparatieplanning.

2. Beveiligingsmaatregelen

WAARSCHUWING! Alle standaard veiligheidsprocedures moeten strikt worden gevolgd voordat u met diagnose- of reparatiewerkzaamheden aan servosystemen begint. Het niet naleven van deze voorzorgsmaatregelen kan leiden tot ernstig letsel of de dood, of schade aan de apparatuur.

  • LOCKOUT / TAGING (LOTO): Voer de LOTO-procedure (Lockout/Tagout) altijd uit in overeenstemming met DSTU EN 1037:2003 en de instructies van de fabrikant van de apparatuur. Zorg ervoor dat alle stroombronnen (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch) zijn losgekoppeld en vergrendeld voordat u elektrische of mechanische componenten betreedt.
  • Residuele energie: Condensatoren in servoaandrijvingen kunnen een gevaarlijke hoogspanningslading opslaan, zelfs nadat de stroom is uitgeschakeld. Wacht tot de batterij volledig is ontladen. Dit kan tot 10 minuten duren. Gebruik een geschikte voltmeter (veiligheidsklasse III of IV volgens DSTU EN 61010-1:2014) om de afwezigheid van spanning te controleren. Mechanische systemen kunnen ook energie opslaan (veren, geheven lasten). Zorg voor hun fixatie.
  • Persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM): Gebruik geschikte PBM's: veiligheidsbril, diëlektrische handschoenen, beschermende kleding, beschermend schoeisel.
  • Hete oppervlakken: Servomotoren en aandrijvingen kunnen tijdens bedrijf tot gevaarlijke temperaturen opwarmen. Laat ze afkoelen voordat u ze aanraakt.
  • Roterende onderdelen: Probeer nooit een servosysteem te diagnosticeren of af te stellen terwijl het draait, zonder de juiste beschermkappen. Er bestaat gevaar dat er aan kleding of lichaamsdelen wordt getrokken.
  • Elektrische veiligheid: Werk alleen met elektrische componenten als u gekwalificeerd en geautoriseerd bent (bijvoorbeeld goedkeuring voor elektrische veiligheid Groep III of IV). Zorg ervoor dat de apparatuur goed is geaard in overeenstemming met DSTU EN 60204-1:2019.

3. Noodzakelijke diagnostische hulpmiddelen

Voor een effectieve diagnose van servosystemen zijn gespecialiseerde gereedschappen vereist:

Naam van het hulpmiddel Specificatie / Model Bereik van metingen / parameters Doel
Digitale multimeter Echte RMS, CAT III/IV Spanning (AC/DC tot 1000 V), stroom (AC/DC tot 10 A), weerstand (tot MΩ), beltoon Controle van de voeding, de integriteit van de kabels, de weerstand van de motorwikkelingen, isolatie.
Oscilloscoop Tweekanaals, minimale bandbreedte van 100 MHz, geïsoleerde kanalen Spanning (mV-V), frequentie (Hz-MHz), golfvorm Analyse van encodersignalen (A, B, Z), de aanwezigheid van ruis, controle van stuurpulsen.
Trillingsanalysator Accelerometer, FFT-functie Snelheid (mm/s), versnelling (g), verplaatsing (μm) Detectie van mechanische onevenwichtigheden, excentriciteiten, schade aan lagers.
Warmtebeeldcamera Bereik -20°C tot 350°C, nauwkeurigheid ±2°C of 2% Temperatuur (°C) Detectie van oververhitting van de motor, aandrijving, kabels, lagers, koppelingen.
Dynamometrische sleutel Bereik 10-200 Nm, nauwkeurigheidsklasse 1 of 2 Koppel (Nm) Aanhalen van mechanische verbindingen (koppelingen, bevestigingsbouten) volgens de eisen van de fabrikant.
Encoder-testkit Een gespecialiseerd apparaat voor het testen van TTL-, HTL-, Sin/Cos-encoders Uitgangssignalen, resolutie, vermogen Controle van de functionaliteit en integriteit van de encoder, genereren van testsignalen.
PC met servosoftware Laptop, software van de servofabrikant, communicatiekabel (USB, Ethernet, Serieel) Aandrijfparameters, diagnostische gegevens, oscillogrammen, foutenlogboek Toegang tot instellingen, statusbewaking, foutanalyse, afstemmingsoptimalisatie.
Lasercentreermeter Nauwkeurigheid tot 1 µm Centreren (parallel, hoekig) Nauwkeurige uitlijning van motorassen en belastingen om trillingen en slijtage van koppelingen/lagers te voorkomen.

4. Initiële beoordelingschecklist

Voordat u met een systematische diagnose begint, is het noodzakelijk een eerste onderzoek uit te voeren en zoveel mogelijk informatie over de storing te verzamelen. Dit zal helpen de mogelijke oorzaken te beperken.

Checkpoint Wat te observeren/registreren Doel
Servofoutcodes Registreer alle actieve en historische foutcodes van het drivedisplay of de software. Directe indicatie van een specifiek probleem (bijv. "Overstroom", "Encoderfout", "Volgende foutlimiet overschreden").
Visueel overzicht Controleer op externe schade aan kabels (voeding, encoder), connectoren, koppelingen, versnellingsbakken, motorophanging en belasting. Let op tekenen van oververhitting, speling en corrosie. Detectie van duidelijke mechanische of elektrische schade.
Gebruiksvoorwaarden Registreer huidige bedrijfsparameters: snelheid, belasting (indien bekend), omgevingstemperatuur, vochtigheid. Komen crashes alleen in bepaalde modi voor? Het bepalen van de invloed van externe factoren of specifieke werkcycli op de storing.
Servicegeschiedenis Lees het onderhoudslogboek. Zijn er recente configuratiewijzigingen, reparaties, software-updates geweest? Het leggen van een verband tussen de storing en eerdere interventies.
Mechanische speling Probeer de motoras en de lastas voorzichtig handmatig te bewegen. Beoordeel de aanwezigheid van speling in koppelingen, versnellingsbakken, lagers. Het identificeren van mechanische problemen die kunnen leiden tot positieverlies of trackingfouten.
Geluiden en trillingen Luister en voel of er ongebruikelijke geluiden of trillingen zijn terwijl het servosysteem in werking is (indien veilig). Indicatie van mechanische problemen (lagers, koppelingen, ongebalanceerde belasting).
Energiestatus Controleer de stroomindicatoren op de servo en andere componenten van het besturingssysteem. Bevestiging van de juiste spanningsvoorziening.

5. Systematisch diagnostisch algoritme

Hieronder vindt u een sequentieel algoritme voor het diagnosticeren van volgfouten en positieverlies in servosystemen. Ga stap voor stap te werk en isoleer mogelijke oorzaken.

  1. Initiële score en foutcodes

    1. Voer een eerste beoordeling uit: voltooi alle items in de Checklist voor de eerste beoordeling (hoofdstuk 4).
    2. Controleer de servofoutcodes:
      • Als er specifieke foutcodes zijn (bijvoorbeeld "Encoderfout", "Overstroom", "Volgende foutlimiet"):
        1. Raadpleeg de handleiding van de fabrikant van de omvormer om de code te interpreteren.
        2. Ga direct naar "7. Analyse van de hoofdoorzaken" voor de overeenkomstige fout.
      • Als de foutcodes ontbreken of algemeen zijn ("Volgende fout"): Ga door met de diagnose.
  2. Diagnostiek van encoderfeedback

    Betrouwbare encoderfeedback is van cruciaal belang voor nauwkeurige servobesturing.

    1. Visuele inspectie van de encoder en kabel:
      • Controleer de betrouwbaarheid van de bevestiging van de encoder aan de motoras.
      • Inspecteer de encoderkabel op schade, knikken, rafels en correcte aansluiting van connectoren.
      • Zorg ervoor dat de encoderkabel gescheiden van de voedingskabels wordt geleid om elektromagnetische interferentie tot een minimum te beperken.
    2. Encodervermogenscontrole:
      • LET OP! Voordat u de spanning meet, moet u ervoor zorgen dat u gekwalificeerd bent en veilige methoden gebruikt.
      • Meet de voedingsspanning op de encoder met een multimeter.
      • Verwacht resultaat: Nominale spanning (bijv. 5V DC of 24V DC) volgens encoderspecificatie.
      • Als er geen of onjuiste spanning aanwezig is:
        1. Controleer de integriteit van de voedingskabel van de encoder en de bijbehorende stroomuitgangen op de servo.
        2. Mogelijke storing van de servoaandrijving of voeding.
    3. Analyse van encodersignalen met behulp van een oscilloscoop:
      • Sluit een oscilloscoop aan op de A-, B- en Z-signaaluitgangen van de encoder.
      • Draai de motoras voorzichtig langzaam met de hand of laat de motor op zeer laag toerental draaien (indien veilig en toegestaan).
      • Verwacht resultaat:
        • Incrementele encoders (TTL/HTL): Duidelijke rechthoekige pulsen die 90° verschoven zijn tussen kanalen A en B. De Z-puls (referentiemarkering) moet één per omwenteling zijn.
        • Sinusoïdale encoders (Sin/Cos): Heldere sinus- en cosinussignalen 90° verschoven, zonder vervorming of ruis.
      • Als de signalen ontbreken, vervormd zijn, ruis bevatten of niet zoals verwacht:
        1. Waarschijnlijk defect aan de encoder of encoderkabel.
        2. Diagnostische test: gebruik de Encoder Test Kit (indien beschikbaar) om de encoder afzonderlijk te testen.
  3. Diagnostiek van mechanische verbindingen en belastingen

    Mechanische problemen zijn een veel voorkomende oorzaak van trackingfouten.

    1. Inspectie van de koppeling:
      • LET OP! Zorg voor volledige lock-out en tagout voordat u aan mechanische onderdelen gaat werken.
      • Controleer de koppeling die de servomotor met de belasting verbindt (reductiemiddel, spindel) op speling, scheuren, slijtage en vervorming.
      • Zorg ervoor dat alle bevestigingsschroeven van de koppeling met het aanbevolen aanhaalmoment zijn vastgedraaid (gebruik een momentsleutel).
      • Verwacht resultaat: Geen tekenen van speling of slijtage, veilige verbinding.
      • Als er speling of slijtage wordt geconstateerd: Vervang of repareer de koppeling.
    2. Controleren van het mechanische belastingssysteem:
      • Koppel de motor los van de belasting (indien mogelijk zonder schade).
      • Probeer de last handmatig te verplaatsen. Het moet soepel bewegen, zonder vastlopen, overmatige wrijving of speling.
      • Controleer lastlagers, geleidingen, kogelomloopspindels, enz.
      • Meet de kracht die nodig is om de last te verplaatsen (indien geschikt gereedschap beschikbaar is).
      • Verwacht resultaat: Lage bewegingsweerstand, geen speling (>0,05 mm - alarm voor precisiesystemen).
      • Als er sprake is van overmatige wrijving of speling: Identificeer en elimineer de bron van mechanische weerstand (smeermiddel, lagers, uitlijning).
    3. Diagnostiek van verkeerde uitlijning:
      • Gebruik de Laseruitlijningsmeter om de uitlijning van de motoras en de lastas te controleren.
      • Verwacht resultaat: Offset niet meer dan 0,02 mm (voor parallel) en 0,05 mm/100 mm (voor hoekig).
      • Als er een verkeerde uitlijning wordt gedetecteerd: voer een fijne asuitlijning uit.
  4. Analyse van servo-instellingsparameters (afstemming).

    Onjuiste PID-regelaarparameters (P, I, D) kunnen instabiliteit en volgfouten veroorzaken.

    1. Toegang tot de parameters via software:
      • Verbind een pc met de servo met behulp van de speciale software.
      • Bekijk de huidige waarden van PID-coëfficiënten, filtercoëfficiënten, snelheidsversterking en stroom.
    2. Auto-tuning uitvoeren (indien beschikbaar):
      • Veel moderne servo's hebben een auto-tuning-functie. Voer het uit volgens de instructies van de fabrikant.
      • LET OP! Tijdens het autotunen kan de motoras plotselinge bewegingen maken. Zorg ervoor dat er geen obstakels zijn en dat het personeel veilig is.
      • Verwacht resultaat: het systeem stabiliseert, de tracking error neemt af.
    3. Handmatig afstemmen (als automatisch afstemmen niet heeft geholpen of niet beschikbaar is):
      • Pas de coëfficiënten P, I, D achtereenvolgens aan, waarbij u de reactie van het systeem op testbewegingen observeert (stapfunctie).
      • Kritische observaties:
        • P te hoog: fluctuatie, overshoot, instabiliteit.
        • P te laag: trage respons, grote tracking error.
        • Ik te hoog: doorschieten, langzame stabilisatie.
        • I te laag: grote statische fout.
        • Te hoog D: gevoeligheid voor geluid, trillingen.
  5. Overbelastingsanalyse van motor/aandrijving

    Het overschrijden van de toegestane belasting leidt tot volgfouten en oververhitting.

    1. Motorstroombewaking:
      • Gebruik de servosoftware om de RMS-stroom (root mean square) van de motor tijdens bedrijf te controleren.
      • Verwacht resultaat: De piekstroomwaarden mogen de nominale motorstroom niet met meer dan 150% overschrijden (korte termijn) en de gemiddelde RMS-stroom mag niet hoger zijn dan 80% van de nominale stroom.
      • Als de stroom de norm overschrijdt: Waarschijnlijke overbelasting.
    2. Temperatuurmeting:
      • Gebruik een warmtebeeldcamera om de temperatuur van het motorhuis en het servo-koellichaam tijdens bedrijf te meten.
      • Verwacht resultaat: De temperatuur van het motorlichaam mag niet hoger zijn dan 80°C, de radiateur van de aandrijving – 60°C.
      • Als de temperatuur te hoog is: Dit kan wijzen op overbelasting, een koelingsprobleem of een motor-/aandrijvingsstoring.
    3. Mechanische belastinganalyse:
      • Bekijk het ontwerp van de machine. Zijn er nieuwe componenten toegevoegd die de massa of wrijving verhoogden?
      • Controleer de wrijvingsomstandigheden in de geleidingen en lagers.
      • Beoordeel of het motorvermogen geschikt is voor de huidige belasting.

6. Matrix "Foutoorzaak"

Deze matrix biedt een snel overzicht van typische symptomen, waarschijnlijke oorzaken en diagnostische tests ter bevestiging.

Symptoom Waarschijnlijke oorzaken (volgens waarschijnlijkheid) Diagnostische test Verwacht resultaat bij bevestiging van de oorzaak
Constante tracking error bij het verplaatsen 1. Verkeerde instelling van de PID-regelaar
2. Mechanische speling of slijtage
3. Overbelasting
1. Analyse van het tracking-oscillogram (aandrijfsoftware)
2. Handmatige spelingcontrole, visuele inspectie van koppelingen
3. Motorstroombewaking
1. Fluctuaties of trage reactie
2. Zichtbare speling >0,05 mm
3. Stroom >80% van nominale RMS
Positieverlies na uit-/inschakelen 1. Defecte absolute encoder
2. Schade aan de encoderkabel (breuk, kortsluiting)
3. Verlies van het referentiepunt (Z-puls) van de incrementele encoder
1. Encodertesten met een gespecialiseerd apparaat
2. Het rinkelen van de encoderkabel
3. Analyse van de Z-puls met een oscilloscoop
1. Onjuiste positiegegevens
2. Breuk/kortsluiting in de kabel
3. Afwezige of vervormde Z-puls
Onnauwkeurige positionering, periodieke afwijkingen 1. Elektrische interferentie in de encoderkabel
2. Eerste tekenen van encoderslijtage
3. Mechanische blokkering op korte termijn
1. Analyse van encodersignalen met een oscilloscoop (ruis)
2. Kabel controleren op juiste afscherming
3. Bewaking van het belastingsprofiel
1. Lawaaierige impulsen
2. Afschermingsschade
3. Springt in de motorstroom tijdens het positioneren
Verhoogde trillingen of geluiden tijdens het bewegen 1. Mechanische centrering
2. Slijtage van motor/lastlager
3. Onstabiele servo-instelling
1. Lasercentrering van assen
2. Trillingsanalyse
3. Aanpassing van stemparameters
1. Verkeerde uitlijning >0,02 mm
2. Hoge trillingswaarden (>4,5 mm/s RMS) bij bepaalde frequenties
3. Fluctuaties in het tracking-oscillogram
Oververhitting van de servomotor of aandrijving 1. Overbelasting (overmatige wrijving, grote massa)
2. Onjuiste instelling (frequent accelereren/decelereren)
3. Onvoldoende koeling
1. Warmtebeeldcamera, stroombewaking
2. Analyse van het bewegingsprofiel, PID-parameters
3. Controle van de werking van de ventilatoren, de netheid van de radiatoren
1. Motortemperatuur >80°C, stroom >80% van nominaal
2. Agressieve bewegingsprofielen, instabiliteit
3. Vervuiling, niet werkende ventilator

7. Analyse van de hoofdoorzaak voor elke storing

Een diepgaand begrip van de grondoorzaken helpt niet alleen om de huidige storing te elimineren, maar ook om te voorkomen dat deze zich opnieuw voordoet.

7.1. Encoder- en kabelstoringen

Uitleg: De encoder geeft feedback over de huidige positie en/of snelheid van de motor. Elke vervorming, verlies of onnauwkeurigheid van het signaal heeft rechtstreeks invloed op het vermogen van de servo om een ​​as nauwkeurig te besturen.

  • Veel voorkomende oorzaken: Mechanische slijtage van de encoderlagers, vervuiling van de optische elementen (voor optische encoders), schade aan de magnetische schijf (voor magnetische encoders), elektrische interferentie, kabelschade (breuk, kortsluiting, verlies van afscherming), falen van de encoderelektronica.
  • Hoe bevestigen: Analyse van signalen met een oscilloscoop (afwezigheid van pulsen, vervormde golfvormen, ruis), controle van de weerstand en het rinkelen van de kabel met een multimeter, met behulp van een gespecialiseerde encodertester.
  • Mogelijke schade: Als dit niet wordt gecontroleerd, kan dit leiden tot ongecontroleerde asbewegingen, botsingen, schade aan het gereedschap en het werkstuk, en mechanische onderdelen van de machine. Positieverlies is van cruciaal belang voor systemen met meerdere coördinaten.

7.2. Problemen met mechanische verbindingen en transmissie

Uitleg: Zelfs een perfect functionerende servo kan mechanische tekortkomingen in het bewegingstransmissiesysteem niet compenseren.

  • Veelvoorkomende oorzaken: speling in de koppeling die de motor met de last verbindt (bijv. versleten spieën, losse schroeven), versleten tandwielen in de versnellingsbak, speling of vastlopen in glij-/rollagers, verkeerde uitlijning van assen, verhoogde wrijving in geleidingen.
  • Hoe bevestigen: Visuele inspectie, handmatige controle van de speling, gebruik van een momentsleutel om het vastdraaien te controleren, laseruitlijning van assen, trillingsanalyse, meting van de wrijvingskracht.
  • Mogelijke schade: verhoogde slijtage van koppelingen, lagers, verloopstukken, servomotor, verhoogd energieverbruik, trillingen, geluid, verminderde positioneringsnauwkeurigheid, defecte componenten.

7.3. Verkeerde afstelling (tuning) van de servoaandrijving

Uitleg: De parameters van de PID-regelaar van de servoaandrijving moeten optimaal worden geselecteerd voor de dynamische eigenschappen van de motor en de traagheid van de belasting. Onjuiste afstemming kan resulteren in instabiliteit, trage respons of overshoot.

  • Veelvoorkomende oorzaken: onjuiste versterkings- (P), integratie- (I) en differentiatiefactoren (D), onjuist geconfigureerde filters, onjuist ingestelde belastingtraagheid, gebruik van standaardinstellingen voor niet-standaard mechanica.
  • Hoe te bevestigen: Analyse van tracking- en snelheidsoscillogrammen met behulp van servosoftware (waargenomen oscillaties, trage reactie op commando's, aanzienlijke volgfout), uitvoering van de auto-tuning-functie en verdere analyse van de resultaten.
  • Mogelijke schade: oververhitting van de motor als gevolg van constante trillingen, verhoogde slijtage van mechanische componenten, trillingen, akoestisch geluid, lage bewerkingsnauwkeurigheid, onstabiele werking.

7.4. Overbelasting van het systeem

Uitleg: Als het mechanische systeem meer koppel of vermogen nodig heeft dan de servo/aandrijving kan leveren, zal er een volgfout optreden omdat de aandrijving niet in staat zal zijn het gespecificeerde bewegingsprofiel te behouden.

  • Veelvoorkomende oorzaken: overmatig lastgewicht, verhoogde wrijving in mechanische onderdelen (bijvoorbeeld gebrek aan smering, beschadigde geleidingen), verandering in bewegingsprofiel die meer acceleratie/deceleratie vereist, verkeerde servomotor voor de huidige taak.
  • Hoe bevestigen: Motorstroom (RMS en piekwaarden) bewaken via aandrijfsoftware, motor- en aandrijftemperaturen meten met een warmtebeeldcamera, en handmatig de kracht meten die nodig is om de last te verplaatsen.
  • Mogelijke schade: Oververhitting en uitval van de motorwikkelingen, overbelasting van de vermogensmodules van de servoaandrijving, schade aan de versnellingsbak of koppelingen, vermindering van de hulpbronnen van het hele systeem.

8. Stapsgewijze procedures voor probleemoplossing

Voer deze procedures alleen uit nadat de hoofdoorzaak is geïdentificeerd en met volledige veiligheidsmaatregelen (hoofdstuk 2).

8.1. Herstel van encoderfunctionaliteit

Als de encoder of de bijbehorende kabel defect is:

  1. Beveiliging: Pas LOTO toe. Zorg ervoor dat er geen restenergie achterblijft.
  2. Ontkoppelen: Koppel de oude encoder los van de servomotor en van de kabel. Let op de markering van de draden.
  3. Visuele kabelinspectie: Inspecteer de encoderkabel zorgvuldig. Als er schade wordt geconstateerd, vervang dan de kabel volledig of repareer deze (alleen als de reparatie betrouwbaarheid en afscherming garandeert). Zorg ervoor dat de nieuwe kabel voldoende afscherming en connectoren heeft.
  4. Installatie van de nieuwe encoder:
    • Installeer de nieuwe encoder en zorg ervoor dat deze stevig en nauwkeurig op de motoras is bevestigd (als het een roterende encoder is). Zorg bij op een behuizing gemonteerde encoders voor de juiste speling en uitlijning.
    • Gebruik een momentsleutel om de montageschroeven vast te draaien met het door de fabrikant aanbevolen aanhaalmoment (meestal 1-5 Nm).
  5. Bekabeling: Sluit de kabel aan op de encoder en servo en volg strikt het bedradingsschema van de fabrikant. Controleer de juiste aansluitingen.
  6. Controleren en instellen:
    • Schakel LOTO uit nadat u verbinding hebt gemaakt.
    • Laat de servo draaien in de testmodus.
    • Gebruik de aandrijfsoftware om de encodersignalen te controleren en de positieuitlezing te corrigeren.
    • Voor incrementele encoders kan het nodig zijn om een ​​homing-procedure uit te voeren (zoeken naar een referentiepunt).

8.2. Problemen met mechanische verbindingen oplossen

Als speling, koppelingsslijtage of verkeerde uitlijning wordt gedetecteerd:

  1. Beveiliging: Pas LOTO toe. Zorg ervoor dat er geen restenergie achterblijft.
  2. Demontage van de koppeling: Verwijder de beschadigde koppeling.
  3. Inspectie van de assen: Reinig de motor- en lastassen van vuil en roest. Controleer ze op beschadigingen (krassen, deuken).
  4. Lagercontrole: Controleer de motor- en lastlagers. Als er speling, geluid of schade wordt geconstateerd, vervang deze dan.
  5. Installatie van nieuwe koppeling:
    • Installeer nieuwe koppeling volgens specificatie (type, koppel, asdiameters). De voorkeur gaat uit naar flexibele koppelingen voor servosystemen, die kleine uitlijnfouten compenseren en trillingen dempen.
    • Belangrijk: Lijn de assen nauwkeurig uit met een laseruitlijningsmeter. Toegestane verkeerde uitlijning: parallel < 0,02 mm, hoekig < 0,05 mm/100 mm.
    • Draai de bevestigingsschroeven van de koppeling vast met een momentsleutel tot het door de fabrikant opgegeven aanhaalmoment (meestal 20-100 Nm, afhankelijk van de maat).
  6. Controleren: Proefdraaien bij lage snelheden, visueel en hoorbaar controleren op trillingen en ongebruikelijke geluiden.

8.3. Optimalisatie van servo-drive-instellingen

Als het probleem een onjuiste afstemming is:

  1. Veiligheid: Zorg ervoor dat er geen obstakels zijn voor de asbeweging. Wees voorbereid op plotselinge bewegingen tijdens het stemmen.
  2. Toegang tot de software: Sluit de pc aan op de servoaandrijving en open de software.
  3. Huidige instellingen opslaan: sla de huidige schijfinstellingen op als back-up voordat u wijzigingen aanbrengt.
  4. Auto-tuning uitvoeren:
    • Start de servo-auto-tuning-functie. Volg de software-instructies.
    • Analyseer na voltooiing de verkregen parameters en test de bewegingsresultaten.
  5. Handmatig afstemmen (indien nodig):
    • Als automatisch afstemmen geen bevredigende resultaten oplevert, pas dan zorgvuldig de coëfficiënten van de PID-regelaar aan.
    • Begin met het verhogen van de P-factor tot er kleine schommelingen zijn en verlaag deze vervolgens een beetje.
    • Voeg een I-factor toe om statische fouten te elimineren.
    • Voeg een D-factor toe om trillingen te dempen en de respons te versnellen, maar vermijd een te hoge waarde die ruis veroorzaakt.
    • Voer testbewegingen uit (stapopdrachten) en observeer de volgfout- en snelheidsgolfvormen. Optimale respons – snel de ingestelde positie bereiken zonder overaanpassing of trillingen.
  6. Verificatie: Voer een volledige cyclus van de apparatuur uit met de nieuwe parameters, waarbij u de afwezigheid van trackingfouten en een stabiele werking verifieert.

8.4. Eliminatie van overbelasting

Als er een overbelasting wordt gedetecteerd:

  1. Veiligheid: Pas LOTO toe voor mechanisch werk.
  2. Bepalen van de bron van overbelasting:
    • Mechanische wrijving: Controleer en smeer geleidingen, lagers, kogelomloopspindels. Beoordeel de staat van alle bewegende delen.
    • Massatoename: controleer of er geen nieuwe componenten aan het bewegende deel zijn toegevoegd zonder een overeenkomstige wijziging aan het servosysteem.
    • Bewegingsprofiel wijzigen: als de snelheden of versnellingen zijn toegenomen, overweeg dan om de kinematica te optimaliseren of het servosysteem te upgraden.
  3. Smeren en reinigen: Zorg voor een goede smering van alle bewegende delen volgens het smeerschema van de fabrikant. Reinig de mechanische componenten van vuil.
  4. Optimalisatie: als de bron van de overbelasting niet kan worden geëlimineerd, kan het nodig zijn om de servo/reducer opnieuw te berekenen en te vervangen door een krachtiger exemplaar.
  5. Controleren: nadat u de bron van de overbelasting hebt geëlimineerd, controleert u de motorstroom en -temperatuur tijdens bedrijf. De motorstroom mag niet hoger zijn dan 80% van de nominale RMS.

9. Preventieve maatregelen

Regelmatig onderhoud is de sleutel tot een langdurige en betrouwbare werking van servosystemen.

Hoofdoorzaak Preventiestrategie Bewakingsmethode Aanbevolen interval
Encoderslijtage en kabelschade Bescherming van kabels tegen mechanische schade en elektromagnetische interferentie. Regelmatige controle van de status van de encoder. Visuele inspectie van kabels. Analyse van encodersignalen met een oscilloscoop (tijdens gepland onderhoud). Controle van de dichtheid van de encoderbehuizing. Kabels: maandelijks. Encoder: jaarlijks (of zoals aanbevolen door de fabrikant).
Mechanische speling, slijtage van de koppeling, verkeerde uitlijning Gebruik van hoogwaardige koppelingen. Nauwkeurige uitlijning van assen tijdens installatie. Regelmatige inspectie en aanscherping van bevestigingsmiddelen. Visuele controle van koppelingen op slijtage. Handmatige spelingcontrole. Trillingsanalyse. Lasercentrering (indien nodig). Koppelingen: driemaandelijks. Centreren: jaarlijks of bij vervanging van onderdelen.
Verkeerde servo-instelling Regelmatige beoordeling en optimalisatie van afstemmingsparameters wanneer de belasting of bedrijfsomstandigheden veranderen. Analyse van tracking-oscillogrammen. Uitvoering van de autotuning-functie. Trackingfoutbewaking. Wanneer de bedrijfsomstandigheden veranderen of jaarlijks.
Overbelasting van het systeem Identificatie en eliminatie van bronnen van overmatige wrijving. Zorgen voor een goede smering. Controleren of de grootte van het servosysteem geschikt is voor de taak. Bewaking van motorstroom en servo-/aandrijvingstemperatuur. Diagnostiek van thermische beeldvorming. Maandelijks (actueel), driemaandelijks (temperatuur).
Slijtage van motor of lager Gebruik van kwaliteitslagers. Regelmatige smering. Voorkomen van overbelasting en trillingen. Trillingsanalyse (mm/s RMS). Akoestische controle. Temperatuurbewaking. Driemaandelijks. Toegestane trillingssnelheidswaarde voor industriële apparatuur: tot 2,8 mm/s RMS (ISO 10816-1:2010), >4,5 mm/s RMS - alarm.

10. Reserveonderdelen en componenten

Tijdige beschikbaarheid van hoogwaardige reserveonderdelen vermindert de uitvaltijd van apparatuur. UNITEC-D GmbH biedt een breed scala aan componenten voor servosystemen.

Beschrijvingsdetails Specificatie / Parameters Wanneer vervangen UNITEC-D-categorie
Incrementele encoder TTL/HTL, Sin/Cos, aantal pulsen/omw. (bijvoorbeeld 1024, 2500, 5000), de diameter van de as. Bij het detecteren van signaalvervormingen, asspeling, mechanische schade, overschrijding van de aanbevolen levensduur. Encoders
Absolute encoder Single-turn/Multi-turn, interface (SSI, EnDat, Profinet, EtherCAT), resolutie, asdiameter. Bij positieverlies na stroomuitval, fouten bij het lezen van gegevens, mechanische schade. Encoders
Flexibele servo-aandrijfkoppeling Type (bijvoorbeeld membraan, balg, schijf), buitendiameter, asdiameters, nominaal koppel (Nm). Wanneer speling, scheuren, vervormingen en tekenen van slijtage worden gedetecteerd. Koppelingen
Servomotor Nominaal vermogen (kW), nominaal koppel (Nm), nominaal toerental (rpm), flensgrootte, beschermingsklasse (IP). In geval van oververhitting, verhoogde trillingen, verbranding van wikkelingen, onmogelijkheid om de gespecificeerde bewegingsparameters te bereiken. Servomotoren
Servoaandrijving (controller) Nominaal vermogen (kW), nominale stroom (A), feedbacktype (voor encoder), interface (EtherCAT, Profinet, CANopen). Met constante fouten in de interne elektronica, onmogelijkheid van controle, gebrek aan voeding van uitgangscascades. Servo's
Servomotorlagers Type (kogel, rol), nauwkeurigheidsklasse, afmetingen (binnen-/buitendiameter, breedte). Met meer geluid, trillingen, asverwarming, verhoogde radiale of axiale speling. Lagers

Om reserveonderdelen te bestellen en advies te krijgen, raadpleegt u onze UNITEC-D elektronische catalogus.

11. Koppelingen

  • DSTU EN 1037:2003 Veiligheid van machines. Voorkomen van onverwachte start.
  • DSTU EN 61010-1:2014 Eisen voor de veiligheid van elektrische apparatuur voor meting, controle en laboratoriumgebruik.
  • DSTU EN 60204-1:2019 Machineveiligheid. Elektrische uitrusting van machines. Deel 1: Algemene vereisten.
  • ISO 10816-1:2010 Mechanische trillingen. Evaluatie van machinetrillingen door metingen op stationaire onderdelen.
  • Instructies voor bediening en onderhoud van servoaandrijvingen en servomotoren van fabrikanten (Siemens, Bosch Rexroth, Fanuc, Yaskawa, Rockwell Automation, etc.).
  • Andere servicehandleidingen van UNITEC-D GmbH.

Related Articles