1. Beschrijving van het probleem en toepassingsgebied
Deze handleiding is bedoeld voor systeemdiagnostiek en het oplossen van positioneringsfouten die optreden in CNC-bewerkingsmachines zoals frees-, draai-, slijp- en EDM-machines. Onnauwkeurige positionering kan leiden tot productiefouten, langere cyclustijden en schade aan gereedschappen en machines. Drie hoofdcategorieën positioneringsfouten worden gedefinieerd door de mate van kriticiteit:
- Kritisch (Kritisch): Positioneringsfouten die de tolerantielimieten van het onderdeel met meer dan 50% overschrijden, leiden tot een volledig falen van het product en schade aan de machine of het gereedschap. Ze eisen een onmiddellijke stopzetting van de apparatuur.
- Belangrijk: positioneringsfouten binnen het bereik van 25-50% van de toegestane tolerantie van het onderdeel. Kan leiden tot voorwaardelijk aanvaardbare onderdelen of de noodzaak tot herbewerking. Ze vereisen een geplande stop voor diagnostiek.
- Onbelangrijk (klein): Positioneringsfouten die binnen het bereik van maximaal 25% van de toegestane tolerantie van het onderdeel liggen, maar al door de operator zijn waargenomen of door het bewakingssysteem zijn geregistreerd. Ze duiden op het begin van systeemdegradatie. Ze vereisen monitoring en opname in gepland onderhoud.
2. Voorzorgsmaatregelen
LET OP: Voordat u met diagnose- of reparatiewerkzaamheden aan CNC-machines begint, moeten strikte veiligheidsregels worden gevolgd. Het niet opvolgen van deze instructies kan leiden tot ernstig letsel of de dood, of tot schade aan de apparatuur.
- Lockout en tagout (LOTO): Zorg ervoor dat u de lockout/tagout-procedure uitvoert in overeenstemming met de interne instructies van het bedrijf en de vereisten van de normen (bijvoorbeeld DSTU EN 1037, ISO 14118). Zorg voor een volledige uitschakeling van alle energiebronnen (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch).
- Residuele energie: Zorg ervoor dat alle resterende energie (in condensatoren, veren, hydraulische accumulatoren, pneumatische systemen) wordt afgevoerd of geblokkeerd.
- Persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM): Gebruik altijd de juiste PBM: veiligheidsbril, werkhandschoenen, veiligheidsschoenen, beschermende kleding. Gebruik diëlektrische handschoenen en gereedschap bij het werken met elektrische componenten.
- Hete oppervlakken/componenten: Wees voorzichtig, aangezien sommige componenten (motoren, aandrijvingen, spindels) heet kunnen zijn, zelfs nadat de stroom is uitgeschakeld.
- Bewegende delen: Werk nooit met open afschermingen terwijl de machine draait. Vermijd contact met bewegende delen (SHP, lineaire geleidingen).
3. Noodzakelijke diagnostische hulpmiddelen
| Hulpmiddel | Specificatie/model | Meetbereik | Doel |
|---|---|---|---|
| Digitale multimeter | True RMS, niet lager dan nauwkeurigheidsklasse 0,5 | Spanning: tot 1000 V (AC/DC); Stroom: tot 10 A (AC/DC); Weerstand: tot 50 MΩ | Controle van de voeding, kabelintegriteit, weerstand van de motorwikkeling, encodersignalen (spanning). |
| Klokvormige indicator/hendel-vertande indicator | Nauwkeurigheidsklasse 0,001 mm, bereik 0-10 mm | Nauwkeurigheid: ±0,001 mm | Metingen van speling, slingering, parallelliteit, loodrechtheid en axiale verplaatsing. |
| Laser-interferometer | HEIDENHAIN, Renishaw of gelijkwaardig | Lengte: tot 80 m; Nauwkeurigheid: ±0,5 μm/m | Uiterst nauwkeurige meting van lineaire nauwkeurigheid, herhaalbaarheid, speling, stapfout, rechtheid. Naleving van ISO 230-2. |
| Warmtebeeldcamera (thermografische camera) | Temperatuurbereik: -20°C tot +350°C; Nauwkeurigheid: ±2°C of 2% | Resolutie: 320x240 IR | Detectie van oververhitting van lagers, motoren, koppelingen, bronnen van thermische vervorming van structurele elementen. |
| Digitale oscilloscoop | Bandbreedte: minimaal 100 MHz; 2-4 kanalen | Bemonsteringsfrequentie: minimaal 1 Gwib/s | Analyse van feedbacksignalen van encoders (kwadratuursignalen, sinusoïdaal, puls), diagnostiek van ruis, interferentie, vervormingen. |
| Trillingsanalysator | Frequentiebereik: 0,5 Hz - 20 kHz; Versnellingsmeter: 100 mV/g | Dynamisch bereik: >80 dB | Detectie van onbalans, inconsistentie, lagerdefecten in versnellingsbakken, motoren. Naleving van ISO 10816. |
| Servodiagnostische software | SEDRIVE (Siemens), DriveMonitor (FANUC), Servus (Bosch Rexroth) of vergelijkbaar | Afhankelijk van de fabrikant | Analyse van servoparameters, instellingen van de PID-regelaar, foutbewaking, oscillografie van interne signalen. |
4. Initiële evaluatiechecklist
Voordat u met een gedetailleerde diagnose begint, is het noodzakelijk om zoveel mogelijk informatie te verzamelen over de omstandigheden van de storing.
| Parameter | Wat te observeren/registreren | Doel |
|---|---|---|
| Gebruiksvoorwaarden | Temperatuur in de werkplaats (°C), vochtigheid (%), aanwezigheid van tocht, stabiliteit van de stroomvoorziening (V). | Detectie van de invloed van de externe omgeving, vooral op de thermische stabiliteit. |
| Geschiedenis van alarmen | Noteer de foutcodes van de CNC (bijvoorbeeld FANUC SV0401, Siemens 25000), het tijdstip en de frequentie van optreden. | Identificatie van het type storing en de frequentie ervan. |
| Tijdstip van optreden van de fout | Treedt de fout op onmiddellijk na het starten, na een lange duurloop of na bepaalde bewegingen? | Geeft thermische problemen of belastingsafhankelijkheid aan. |
| Foutlokalisatie | Op welke as (X, Y, Z, A, B) wordt de fout waargenomen? In welk bewegingsbereik? | Helpt uw zoekopdracht te verfijnen tot een specifiek mechanisch of elektrisch systeem. |
| Resultaten verwerken | Inspectie van bewerkte onderdelen (onnauwkeurigheid van afmetingen, onrondheid, treden op oppervlakken). Foto's van defecten. | Visuele identificatie van de aard van de positioneringsfout. |
| Recente wijzigingen | Is er onderhoud gepleegd, zijn onderdelen vervangen, is de software van de CPC-software bijgewerkt en zijn de verwerkingsprogramma's gewijzigd? | Identificeren van mogelijke oorzaken gerelateerd aan recente interventies. |
| Mechanische geluiden/trillingen | Onkarakteristieke geluiden (kraken, zoemen, kloppen) of trillingen tijdens asbeweging. | Tekenen van mechanische slijtage of schade. |
5. Systematisch diagnostisch algoritme
Volg dit stapsgewijze algoritme om systematisch de oorzaak van de positioneringsfout te identificeren.
- Eerste controle (zonder stroom):
- Visuele inspectie:
- Controleer kabels van motoren, encoders, sensoren op schade, bochten en betrouwbaarheid van de verbinding.
- Inspecteer de koppelingen tussen de motor en de versnellingsbak op speling, beschadigingen en losse schroeven.
- Controleer de aanwezigheid van vreemde voorwerpen op de SHP, lineaire geleidingen.
- Inspecteer de beschermkappen op schade die de beweging kan belemmeren.
- Handmatige mechanische controle:
- Ontkoppel de servomotorkoppeling van de SHV. Probeer de SHVP handmatig te draaien. ALS De klep draait strak of met merkbare weerstand DAN controleer de kleplagers, de aanwezigheid van vuil en schade aan de klepmoer (zie 7.1.3).
- Blader handmatig door de servomotor. ALS stijf of luidruchtig draait DAN controleer de motorlagers.
- Verplaats de as van de machine handmatig (terwijl de afstandsbediening is losgekoppeld of de motor is uitgeschakeld). ALS beweging plaatsvindt met schokken of met grote inspanning DAN controleer dan de lineaire geleidingen, hun smering en de aanwezigheid van mechanische schade.
- Visuele inspectie:
- Diagnostiek van de speling van de kogelomloopspindel (Ball Screw Backlash):
- Meting van de speling van de kogelomloopspindel met behulp van een indicator:
- Installeer een klokvormige indicator op het bed van de machine en laat de poot ervan tegen het bewegende deel van de as rusten (bijvoorbeeld een tafel).
- Schakel in de CPC over naar de MDI-modus.
- Verplaats de as naar de positie waar de fout optreedt.
- Maak een kleine beweging (bijv. 10 mm) in één richting (bijv. +X). Noteer de indicatorwaarde.
- Maak een kleine beweging (bijv. 10 mm) in de tegenovergestelde richting (-X). Noteer de indicatorwaarde.
- ALS het verschil in de meetwaarden van de indicator groter is dan 0,02 mm DAN is de waarschijnlijke oorzaak de speling van de klepsteel.
- ALS speling 0,005 mm - 0,02 mm is DAN is dit een teken van initiële slijtage die controle of gepland onderhoud vereist.
- Vooral kritisch: speling > 0,05 mm.
- De lagers van de klep controleren:
- Controleer de axiale verplaatsing van de klepsteun met behulp van de indicator.
- ALS de axiale verplaatsing groter is dan 0,005 mm DAN moeten de lagers van de SHV worden vervangen of afgesteld.
- Gebruik een trillingsanalysator. Meet de trillingen op de steunen van de SHVP. ALS het totale trillingsniveau hoger is dan 4,5 mm/s (RMS) of karakteristieke frequenties van de lagers worden waargenomen DAN zijn de lagers versleten.
- De bevestiging van de schroefmoer controleren:
- Inspecteer de bevestiging van de schroefmoer aan het bewegende deel op loszitten.
- Draai de bevestigingsmiddelen vast met het aanbevolen aanhaalmoment (zie OEM-documentatie).
- Meting van de speling van de kogelomloopspindel met behulp van een indicator:
- Diagnostiek van encoderfeedback (Encoder Feedback):
- Integriteitscontrole van de encoderkabel:
- LET OP: Schakel de CNC-voeding uit!
- Controleer met een multimeter de geleidbaarheid van elke geleider van de encoderkabel. De weerstand moet <1 ohm zijn.
- Controleer de isolatie van de kabel op kortsluiting naar het lichaam of onderling. De weerstand moet >1 MΩ zijn.
- ALS er een open circuit of kortsluiting wordt gedetecteerd DAN vervang dan de encoderkabel.
- Analyse van encodersignalen met een oscilloscoop:
- Sluit de oscilloscoop aan op de uitgangen A, B, Z van de encoder (differentiële signalen, indien aanwezig).
- Verplaats de as handmatig of op lage snelheid.
- ALS kwadratuursignalen (A en B) hebben geen faseverschuiving van 90° ± 10° of hebben een ongelijkmatige amplitude (meer dan 10% van de nominale waarde). DAN defecte encoder of vuile liniaal.
- ALS signaal Z (referentiemerk) ontbreekt of is instabiel DAN defecte encoder of vuile liniaal.
- ALS signalen aanzienlijke ruis of vervorming vertonen DAN controleer de kabelafscherming en de systeemaarding.
- Voorbeeld van drempelwaarden: voor TTL-encoders moet de amplitude van de signalen binnen het bereik van 4,5-5,5 V liggen. Voor sinusoïden - 0,5-1,2 V piek-piek.
- Controleer op vervuiling of schade aan de encoderlijn:
- LET OP: Schakel de stroomvoorziening van de CNC uit!
- Inspecteer de optische liniaal of magneetband van de encoder op vuil, stof, vet en krassen.
- Maak de liniaal voorzichtig schoon met een speciaal middel voor optica (zonder schuurmiddelen) of isopropylalcohol.
- ALS de liniaal beschadigd is (diepe krassen, schilfers) DAN vervang de liniaal of de encoder.
- De offset van de encoder/schaalliniaal controleren:
- Controleer de betrouwbaarheid van de bevestiging van de encoderleeskop en de liniaal zelf.
- Controleer de aanbevolen afstand tussen de leeskop en de liniaal (meestal 0,1 - 0,2 mm). Pas indien nodig aan.
- Integriteitscontrole van de encoderkabel:
- Diagnostiek van thermische compensatie (thermische compensatie):
- Temperatuurbewaking:
- Gebruik een warmtebeeldcamera om de temperatuur van de vaste kop, het bed, de lagers en de motoren te controleren tijdens de werking van de machine.
- Vergelijk de temperatuur met de nominale waarden of met de temperaturen van vergelijkbare, werkende knooppunten.
- ALS de temperatuur van de SHP in het centrale deel met meer dan 5°C verschilt van de randen na 30 minuten werking DAN waarschijnlijke thermische vervorming.
- De temperatuursensoren controleren:
- LET OP: Schakel de stroom naar de PDA uit!
- Controleer de weerstand van de thermistors of thermokoppels als deze op de SVP of andere componenten zijn geïnstalleerd. Vergelijk met tabelgegevens of metingen van een werkende sensor.
- Controleer de integriteit van de bedrading naar de temperatuursensoren.
- De parameters van de CPC instellen:
- Controleer of de thermische compensatiefunctie is geactiveerd in de CPC-parameters.
- Controleer de compensatieparameters (uitzettingscoëfficiënten, meetpunten). Raadpleeg indien nodig de documentatie van de machinefabrikant.
- Temperatuurbewaking:
- Diagnostiek van servoafstemming:
- Analyse van servofouten:
- Gebruik servodiagnostische software (zoals DriveMonitor) om het foutenlogboek en de servoparameters te lezen.
- Let op positioneringsfouten, stroomfouten, snelheidsfouten.
- Versterkingsparameters controleren:
- Controleer de proportionele (P), integrale (I) en differentiële (D) versterkingswaarden (PID-regelaar) voor de overeenkomstige as.
- ALS waarden heel anders zijn dan de fabrieksinstellingen of van de instellingen van andere gezonde assen DAN waarschijnlijk is de servo defect.
- Autotuning van de servo, indien mogelijk, volgens de instructies van de fabrikant.
- Het servosignaal controleren met een oscilloscoop:
- Sluit de oscilloscoop aan op de uitgangsstroom van de servoversterker en controleer de golfvorm tijdens asbeweging.
- ALS de huidige golfvorm oscilleert, aanzienlijk doorschiet of de ruststroom aanzienlijk hoger is dan de nominale DAN servo moet worden afgesteld of er is een mechanisch probleem (wrijven, hoge wrijving).
- Mechanische trillingen:
- Meet met behulp van een trillingsanalysator de trillingen op de motor, de koppeling en de versnellingsbak.
- ALS bij bepaalde frequenties van de asbeweging zijn er aanzienlijke trillingen (> 3 mm/s RMS) die resoneren met de servofrequenties DAN kan de servo-instelling conflicteren met de mechanische resonantie van het systeem.
- Analyse van servofouten:
6. Matrix van storingen en oorzaken
| Symptoom | Waarschijnlijke oorzaken (in afnemende volgorde van waarschijnlijkheid) | Diagnostische test | Verwacht resultaat bij bevestiging van de oorzaak |
|---|---|---|---|
| Onnauwkeurigheid van positionering, vooral bij het veranderen van de bewegingsrichting (altijd groter bij beweging in één richting) | Speling van de SHP (slijtage van moeren, lagers); Verzwakking van de servomotor-SHV-koppeling; Verplaatsing van de steunen van de SHVP. | Spelingsmeting met een indicator; Controle van de koppeling op speling; Controle van de axiale verplaatsing van de SHVP-steunen. | Indicatorwaarden veranderen met >0,02 mm bij verandering van richting; De koppeling heeft een zichtbare speling of een losse bevestiging; Axiale verplaatsing van de SHVP-steunen >0,005 mm. |
| Onstabiele positionering, periodieke positioneringsfouten, "schokken" van de as | Verontreiniging/beschadiging van de liniaal/encoderkop; Defecte encoderkabel; Defecte encoder; Elektromagnetische interferentie. | Visuele inspectie van de liniaal/kop; Analyse van encodersignalen met een oscilloscoop; Controle van de integriteit van de kabel; Aardingscontrole. | Vuil, krassen op de liniaal; Vervormde, luidruchtige of ontbrekende encodersignalen; Kabelbreuk/kortsluiting; Slechte schermaarding. |
| De positioneringsfout neemt toe naarmate de machine in bedrijf is of na verwarming | Thermische vervorming van SHVP/bed; Storing in het thermische compensatiesysteem; Oververhitting van componenten. | Temperatuurmonitoring met een warmtebeeldcamera; Temperatuursensoren controleren; Controle van de parameters van de CPK. | Een significant temperatuurverschil van de SHP over de lengte ervan (>5°C); Onjuiste sensormetingen; Inactieve of onjuist geconfigureerde thermische compensatie. |
| Oscillaties van de as in een statische positie, langzame of onnauwkeurige reacties op commando's, verhoogd motorgeluid | Onjuiste servo-instelling (P-, I-, D-versterking); Mechanische resonantie; Defecte servomotor/aandrijving. | Servosoftwarediagnostiek (foutenlogboek, parameters); Analyse van motorstroom met een oscilloscoop; Trillingsanalyse. | Hoge positioneringsfouten in het magazijn; Motorstroomschommelingen; Resonantiepieken van trillingen bij frequenties dichtbij servofrequenties; Onjuiste P-, I-, D-waarden. |
| Algemene onnauwkeurigheid langs de gehele as, "uitvallen" van markeringen | Problemen met het bevestigen van de liniaal/encoder; Onjuiste opening tussen hoofd en liniaal. | Visuele inspectie, controle van de bevestiging; De opening meten met een voelermaat. | De liniaal wiebelt, de schroeven zitten los; De speling valt buiten de specificatie (bijvoorbeeld >0,25 mm of <0,05 mm). |
7. Analyse van de oorzaak van elke storing
7.1. Speling van kogelomloopspindel (speling van kogelomloopspindel)
7.1.1. Slijtage van de schroefmoer:
- WAAROM: De meest voorkomende reden. Slijtage treedt op als gevolg van wrijving van de kogels tegen de loopvlakken van de moer en de as van de SHV. Versnelt bij onvoldoende smering, overbelasting of aanwezigheid van schurende deeltjes. De slijtage van de moer leidt tot een toename van de opening tussen de kogels en de rupsbanden, wat zich manifesteert als speling.
- HOE BEVESTIGEN: SHP-spelingmeting met behulp van een laserinterferometer (volgens ISO 230-2) of een horloge-type indicator. Met de hand de as van de machine verplaatsen terwijl de motor is losgekoppeld: er zal een aanzienlijke vrije beweging worden gevoeld.
- SCHADE INDIEN NIET VERWIJDERD: Onnauwkeurige positionering, tapsheid, niet-rondheid van onderdelen. Verhoogde trillingen, wat de slijtage van andere mechanische componenten (lagers, lineaire geleidingen) versnelt. Beschadiging van het gereedschap en de machine door te hoge dynamische belastingen.
7.1.2. Slijtage of schade aan de lagers van de SHVP:
- WAAROM: Sferische druklagers (meestal radiale druk) zorgen voor stijfheid en nauwkeurigheid van de axiale positionering. Hun slijtage, onjuiste voorspanning of schade (bijvoorbeeld door schokken) leidt tot axiale speling van de SHV en radiale slingering die wordt doorgegeven aan de as.
- HOE BEVESTIGEN: Meting van de axiale verplaatsing van de steunen van de SHVP met een indicator. Analyse van lagertrillingen. Wanneer u de klep met de hand draait, kunt u wrijving of een karakteristiek geluid voelen.
- SCHADE INDIEN NIET OPGELOST: Onstabiele positionering, trillingen, meer geluid, oververhitting van lagers, wat kan leiden tot vernietiging van de steun en de SHV.
7.1.3. Verzwakking van de servomotor-SHV-koppeling:
- WAAROM: De koppeling brengt het koppel over van de servomotor naar de servomotor. De verzwakking, slijtage van dempingselementen of spiebanen leidt tot het verlies van synchronisatie tussen de rotatie van de motor en de beweging van de as, waardoor er speling ontstaat.
- HOE BEVESTIGEN: Inspecteer de koppeling visueel op speling wanneer u probeert deze met de hand te draaien. Controle van het aandraaien van de bevestigingsschroeven.
- SCHADE INDIEN NIET OPGELOST: Positiefouten treden willekeurig op of bij snelle richtingsveranderingen. Overmatige belasting van de servomotor en de servomotor, wat tot voortijdige slijtage kan leiden.
7.2. Feedbackproblemen met encoder
7.2.1. Verontreiniging of schade aan de liniaal/encoderkop:
- WAAROM: Stof, vet, koelvloeistof of metaalspaanders die op de optische liniaal of magneetband terechtkomen, verhinderen een correcte aflezing. Krassen of mechanische schade aan de liniaal/kop zullen het signaal ook vervormen.
- HOE BEVESTIGEN: Visuele inspectie van de liniaal en de encoderkop. Signalen analyseren met een oscilloscoop - signalen kunnen ontbreken, vervormd zijn of de Z-markering kan "verdwijnen".
- SCHADE INDIEN NIET OPGELOST: Chaotische positioneringsfouten, onmogelijkheid om naar het referentiepunt te gaan, CNC-storingen, beweging van assen met "schokken". Kan botsingen en schade aan gereedschap en machine veroorzaken.
7.2.2. Defecte encoderkabel of slecht contact:
- WAAROM: Kabels die in kabelkanalen worden gelegd, zijn gevoelig voor mechanische slijtage en knikken. Een geleiderbreuk, een kortsluiting tussen de geleiders of naar "aarde", of oxidatie van de contacten leidt tot verlies of vervorming van signalen.
- HOE BEVESTIGEN: Controle van de integriteit van de kabel met een multimeter (weerstand, isolatie). Analyse van signalen met een oscilloscoop - signalen kunnen een lage amplitude hebben, zeer luidruchtig zijn of volledig afwezig zijn.
- SCHADE INDIEN NIET OPGELOST: Verlies van ascontrole, ongecontroleerde bewegingen, CNC-alarmen (bijv. "encoderfout"). Hoog risico op botsingen en accidentele schade aan apparatuur.
7.2.3. Storing van de encoder zelf:
- WAAROM: De interne elektronische componenten van de encoder (optische elementen, fotoreceptoren, microcircuits) kunnen defect raken als gevolg van veroudering, oververhitting, spanningsdalingen, trillingen of mechanische schokken.
- HOE BEVESTIGEN: Na het uitsluiten van andere oorzaken (kabel, liniaal), wordt de storing in de encoder bevestigd door het ontbreken of onjuiste uitgangssignalen bij het inschakelen en verplaatsen.
- SCHADE INDIEN NIET OPGELOST: Volledig verlies van asfeedback, resulterend in stilstand van de machine.
7.3. Problemen met thermische compensatie
7.3.1. Thermische vervorming van de SHVP of het bedframe:
- WAAROM: De verwarming van de SHP tijdens bedrijf (als gevolg van wrijving) leidt tot thermische uitzetting. Als de machine niet over een effectief koelsysteem van de SHP of geactiveerde thermische compensatie beschikt, leidt de uitzetting tot een verandering in de werkelijke positie ten opzichte van het instelpunt. Ook kan het bed warm worden, waardoor vervormingen ontstaan.
- HOE BEVESTIGEN: Meting van de temperatuur van de SHP met een warmtebeeldcamera of contactthermometers. Detectie van de discrepantie tussen de opgegeven en de werkelijke positie, die toeneemt met de gebruikstijd van de machine. Meting van lineaire nauwkeurigheid met een laserinterferometer na het "opwarmen" van de machine.
- SCHADE INDIEN NIET OPGELOST: Fouten in de afmetingen van onderdelen die tijdens een dienst veranderen. Vermindering van de nauwkeurigheid en kwaliteit van de verwerking.
7.3.2. Storing in temperatuursensoren of koelsysteem:
- WAAROM: Als de machine is uitgerust met temperatuursensoren ter compensatie, leidt hun storing (breuk, kortsluiting, storing) tot onjuiste gegevens voor de CNC. Een pompstoring of vervuiling van de filters van het koelsysteem van de SHP leidt tot oververhitting ervan.
- HOE BEVESTIGEN: Controle van de meetwaarden van de temperatuursensoren in het CHPC-diagnosesysteem. Controle van de integriteit van de sensorbedrading. Controle van de prestaties van het koelsysteem (vloeistofstroom, druk).
- SCHADE INDIEN NIET VERWIJDERD: Hetzelfde als voor hittewarp. Bovendien kan oververhitting de slijtage van de klepsteel en lagers versnellen.
7.4. Problemen met het instellen van de servo's
7.4.1. Onjuiste instelling van PID-regelaarparameters:
- WAAROM: De servoversterkingsparameters (P, I, D) bepalen de reactie van het systeem op stuursignalen en storingen. Onjuiste waarden (zoals P-gain te hoog of I-gain te laag) kunnen resulteren in oscillaties, overshoots, trage respons of onnauwkeurige positiebepaling.
- HOE BEVESTIGEN: Analyse van bewegings- en motorstroomoscillogrammen met behulp van servodiagnostische software. Observeren van de reactie van de as op het bewegingscommando (is er sprake van oscillatie, bijstelling).
- SCHADE INDIEN NIET VERWIJDERD: Ongelijkmatige beweging van de as, trillingen, oververhitting van de motor, vermindering van de verwerkingsnauwkeurigheid, snelle slijtage van mechanische componenten als gevolg van verhoogde dynamische belastingen.
7.4.2. Mechanische resonantie:
- WAAROM: Elk mechanisch systeem heeft zijn eigen resonantiefrequenties. Als de frequenties van de servo (vooral bij onjuiste afstemming) samenvallen met deze resonantiefrequenties, treden er aanzienlijke trillingen op die de positioneringsnauwkeurigheid verminderen.
- HOE BEVESTIGEN: Frequentie-trillingsanalyse met behulp van een trillingsanalysator. Detectie van trillingspieken bij frequenties die samenvallen met de werkfrequenties van de servoaandrijving.
- SCHADE INDIEN NIET OPGELOST: overmatige trillingen die leiden tot snelle slijtage van lagers, mechanische afdichtingen, losraken van bevestigingsmiddelen en aanzienlijke achteruitgang van bewerkte oppervlakken.
8. Stapsgewijze procedures voor probleemoplossing
8.1. Eliminatie van het verzet van de SHP
- Vervanging van schakelaarmoer:
- VEILIGHEID: Voer de LOTO-procedure uit.
- Maak de schroefmoer los van het bewegende deel van de as.
- Verwijder de moer van de aftakas (er kan een speciaal apparaat nodig zijn om te voorkomen dat de kogels uit elkaar vallen).
- Installeer een nieuwe klepsteelmoer volgens de instructies van de fabrikant. Zorg ervoor dat de richting correct is.
- Bevestig de moer op het bewegende deel met het aanbevolen aanhaalmoment (bijvoorbeeld 80-120 Nm voor M10).
- CHECK: Herhaal de spelingsmeting met een indicator of een laserinterferometer. Toegestane speling <0,01 mm.
- De lagers van de SHV-steun vervangen of afstellen:
- VEILIGHEID: Voer de LOTO-procedure uit.
- Demonteer de steunen van de SHVP.
- Vervang de lagers door nieuwe (meestal een set radiale druklagers met voorspanning). Gebruik voor de installatie een speciaal gereedschap.
- Installeer de steunen op hun plaats, waarbij u het aanbevolen aanhaalmoment van de bevestigingsbouten in acht neemt.
- CHECK: Meet de axiale verplaatsing van de SHVP-steunen met een indicator. Deze moet <0,003 mm zijn. Voer een trillingsanalyse uit.
- Aanhalen of vervangen van servomotor-SHV-koppeling:
- VEILIGHEID: Voer de LOTO-procedure uit.
- Controleer het aandraaien van de koppelingsschroeven. Draai vast met het door de fabrikant aanbevolen koppel (bijvoorbeeld 15-25 Nm voor op de as gemonteerde koppelingen).
- Als de koppeling versleten of beschadigd is, vervang deze dan door een nieuwe.
- CHECK: Visuele controle op de afwezigheid van speling. Testrun van de as bij lage snelheden.
8.2. Problemen met encoderfeedback oplossen
- De liniaal en de encoderkop reinigen:
- VEILIGHEID: Voer de LOTO-procedure uit.
- Reinig de liniaal en de optische elementen van de encoderkop zorgvuldig met een zachte, pluisvrije doek bevochtigd met isopropylalcohol of een speciaal middel voor optica. Gebruik geen schurende materialen!
- CHECK: Analyseer na het schoonmaken de signalen met een oscilloscoop. Signalen moeten schoon, ruisvrij en met de juiste fase en amplitude zijn.
- Vervanging van de encoderkabel:
- VEILIGHEID: Voer de LOTO-procedure uit.
- Koppel de oude kabel los. Leg een nieuwe kabel aan, waarbij u het oorspronkelijke tracé en de buigradii volgt. Voorkom spanning en mechanische schade.
- Sluit de nieuwe kabel aan en zorg ervoor dat elke geleider correct is aangesloten (pin-naar-pin).
- CHECK: Controleer de integriteit van de nieuwe kabel met een multimeter. Analyseer encodersignalen met een oscilloscoop.
- Vervanging van de encoder:
- VEILIGHEID: Voer de LOTO-procedure uit.
- Demonteer de defecte encoder.
- Installeer de nieuwe encoder en zorg voor een goede uitlijning en de aanbevolen opening tussen de kop en de liniaal (meestal 0,1 – 0,2 mm).
- Bevestig de encoder met het aanbevolen aanhaalmoment.
- CHECK: Analyseer na de installatie de signalen met een oscilloscoop. Voer de procedure uit voor het instellen van het referentiepunt (nulpunt) van de CPC.
8.3. Eliminatie van problemen met thermische compensatie
- Thermische compensatie in de CPC controleren en activeren:
- Voer de CPC-parameters in. Controleer de status van de thermische compensatiefunctie (AAN/UIT). Indien uitgeschakeld, activeer.
- Controleer de compensatieparameters (bijvoorbeeld de temperatuuruitzettingscoëfficiënten voor een specifieke SHVP). Pas indien nodig aan volgens de documentatie van de machinefabrikant of met een laserinterferometer na het meten van de rek.
- CHECK: Nadat u wijzigingen heeft aangebracht, warmt u de machine op en meet u de positioneringsnauwkeurigheid met behulp van een laserinterferometer.
- Diagnose en reparatie van het SHP-koelsysteem:
- VEILIGHEID: Voer de LOTO-procedure uit.
- Controleer het koelvloeistofpeil, de staat van de pomp, filters en warmtewisselaar.
- Reinig de filters, vervang de vloeistof, repareer of vervang de pomp/warmtewisselaar indien nodig.
- CHECK: Bewaking van de temperatuur van de warmtewisselaar met een warmtebeeldcamera of ingebouwde sensoren. De temperatuur mag na een uur gebruik de nominale waarden (bijvoorbeeld +5°C ten opzichte van de omgevingstemperatuur) niet overschrijden.
8.4. Servo-instellingen
- Server-autotuning uitvoeren:
- Start servo-diagnostische software (bijvoorbeeld Servus, DriveMonitor).
- Selecteer de automatische afstemmingsfunctie. Volg de instructies van de software- en servofabrikant. Tijdens de automatische afstelling voert de machine testbewegingen uit.
- CHECK: Controleer na het automatisch afstemmen de versterkingsparameters. Test de start van de as, waarbij u de beweging en de afwezigheid van trillingen observeert.
- Handmatige aanpassing van de parameters van de PID-regelaar:
- Als automatische aanpassing geen resultaten oplevert of niet beschikbaar is, voert u handmatige aanpassing uit.
- Pas achtereenvolgens de versterkingsparameters P, I, D aan, te beginnen met P. Verhoog P tot het moment van oscillaties en verlaag dan een beetje. Pas vervolgens I en D aan om de respons te optimaliseren en statische fouten te elimineren.
- CHECK: Gebruik de oscilloscoopfunctie in de servodiagnostische software om de positioneringsfout en motorstroom te controleren. De beweging moet soepel zijn, zonder aanpassingen en oscillaties.
- Het identificeren en elimineren van bronnen van mechanische resonantie:
- Identificeer met behulp van een trillingsanalysator componenten die trillen op resonantiefrequenties.
- Controleer de stijfheid van de bevestiging van de motoren, de steunen van de SHVP en de lineaire geleidingen. Draai alle losgemaakte bevestigingen vast.
- Als de trilling te wijten is aan een onbalans, balanceer dan de roterende delen (bijvoorbeeld het vliegwiel van de motor).
- VERIFY: Heranalyse van trillingen. Het trillingsniveau moet binnen de normale grenzen liggen (typisch < 2,8 mm/s RMS voor nieuwe machines, < 4,5 mm/s RMS voor versleten machines).
9. Preventieve maatregelen
| De hoofdoorzaak | Preventie strategie | Bewakingsmethode | Aanbevolen interval |
|---|---|---|---|
| Slijtage van de SHP-moer en lagers | Regelmatige smering van de klep en lagers volgens de instructies van de fabrikant (ISO 100). Gebruik van hoogwaardig smeermiddel. Bescherming tegen vervuiling (bruikbare beschermhoezen). | Meten van speling met een indicator; Analyse van lagertrilling; Bewaking van het stroomverbruik van de servomotoren. | Maandelijks (terugslag); Jaarlijks (trilling); Wekelijks (smeren). |
| Encodervervuiling/schade | Regelmatige reiniging van de liniaal en de encoderkop. Controle van de integriteit van beschermhoezen. | Visuele inspectie van de liniaal en het hoofd; Analyse van encodersignalen met een oscilloscoop (gepland). | Maandelijks (inspectie/schoonmaak); Jaarlijks (signaalanalyse). |
| Thermische vervorming | Zorgen voor een stabiele temperatuur in de werkplaats. Activering en correcte instelling van de thermische compensatiefunctie van de CHPC. Onderhoud van het SHVP-koelsysteem. | Bewaking van de temperatuur van de SHP met een warmtebeeldcamera; Controle van de efficiëntie van het koelsysteem. | Driemaandelijks (thermografie); Jaarlijks (onderhoud van het koelsysteem). |
| Servodegradatie/onjuiste instelling | Geplande automatische aanpassing van servoaandrijvingen. Regelmatige controle van mechanische componenten om resonantie te voorkomen. | Analyse van servoparameters via diagnostische software; Trillingsanalyse van motoren en SHV. | Jaarlijks (automatische aanpassing); Jaarlijks (trillingsanalyse). |
| Kabelproblemen | Regelmatige inspectie van kabelgoten op kabelslijtage en juiste geleiding. | Visuele inspectie van kabels; Controle van de weerstand en isolatie van kabels met een multimeter (gepland). | Driemaandelijks (visuele inspectie); Eens in de 2 jaar (elektrische metingen). |
10. Reserveonderdelen en componenten
| Beschrijving van het onderdeel | Specificatie | Wanneer vervangen | Categorie UNITEC |
|---|---|---|---|
| ShVP-moer | Volgens het SHVP-model (bijvoorbeeld THK BNK, NSK BSS). Nauwkeurigheidsklasse C3/C5. | Bij speling >0,02 mm of aanzienlijke slijtage. | Overdracht van beweging |
| ShVP-steunlagers | Radiale weerstand (bijvoorbeeld NSK 7000-serie). Nauwkeurigheidsklasse P4/P5. | Met axiale verplaatsing >0,005 mm, geluid, oververhitting of trilling >4,5 mm/s. | Lagers |
| Koppeling servomotor-SHVP | Flexibele koppeling (bijv. KTR ROTEX, R+W). Asdiameter en overgedragen koppel. | Bij zichtbare speling, slijtage van dempers of schade. | Koppelingen en aandrijvingen |
| Lineaire encoder | Afhankelijk van het machinemodel (bijv. HEIDENHAIN LC, FANUC Alpha i). Meetlengte, signaaltype. | In geval van vervorming/afwezigheid van signalen, onmogelijkheid om schade te herstellen. | Sensoren en automatisering |
| Encoderkabel | Afgeschermde, flexibele kabel voor kabelgoten. Aantal kernen, connectortype. | In geval van open circuit, kortsluiting, isolatieschade. | Kabels en connectoren |
| Servomotor | Model, kracht, moment. | In geval van storing, onvermogen om zich aan te passen, constante oververhitting. | Servo-aandrijvingen |
| Servoaandrijving (bestuurder) | Model, nominale stroom. | In geval van storing, constante fouten, onvermogen om de motor te besturen. | Servo-aandrijvingen |
Als u hoogwaardige reserveonderdelen en componenten van toonaangevende fabrikanten wilt bestellen, bezoekt u onze elektronische catalogus van Unitec.
11. Koppelingen
- DSTU EN 1037: Veiligheid van machines. Voorkomen van onverwachte start.
- ISO 14118: Veiligheid van machines. Voorkomen van onverwachte start.
- ISO 230-2: Testmethoden voor werktuigmachines. Deel 2: Bepaling van de positioneringsnauwkeurigheid en herhaalbaarheid van CNC-machines.
- ISO 10816: Mechanische trillingen. Evaluatie van machinetrillingen door metingen aan niet-roterende onderdelen.
- Bedienings- en onderhoudshandleidingen van fabrikanten van gereedschapsmachines (bijv. DMG MORI, MAZAK, OKUMA).
- Documentatie voor servosystemen (bijv. FANUC, Siemens, Bosch Rexroth).