Zatrzymaniu się linii produkcyjnej rzadko towarzyszą wybuchy. Częściej traci moc w ciszy. Serwosilnik drży odrobinę mocniej, enkoder gubi impuls, prąd rośnie o ułamek ampera. Te niepozorne zmiany pojawiają się na długo przed alarmem sterownika, ale łatwo je przeoczyć, gdy pracy jest ogrom. Właśnie dlatego wczesna diagnostyka jest bardzo ważna, ponieważ pozwala zapisać dane i porównywać je ze sobą, co daje możliwość wychwycenia anomalii w działaniu. Im szybciej zespół zidentyfikuje odchył, tym większa szansa na ponoszenie mniejszych kosztów oraz nieprzewidzianego przestoju. Skutkuje to lepszym wynikiem OEE, mniejszą presją i spokojniejszą zmianą.
Każdy serwosilnik potrafi z wyprzedzeniem komunikować swój stan, trzeba tylko wiedzieć na jakie parametry zwracać uwagę i reagować zanim drobna anomalia urośnie do rangi usterki. Poniżej prezentujemy zbiór 5 symptomów, które mogą zwiastować zbliżającą się awarię.
Wibracje serwosilnika
Drgania są najbardziej czytelnym sygnałem problemu, jaki możemy otrzymać od serwosilnika. Przekroczenie dopuszczalnej wartości drgań nie zawsze kończy się natychmiastową awarią, ale niemal w każdym przypadku wskazuje na potęgujące się obniżenie wyważenia wirnika, poluzowanie śrub mocujących lub początkową fazę uszkodzeń łożysk. Objaw jest łatwy do uchwycenia, jeśli stosowany jest system do predykcji. Jeśli wartość utrzymuje się powyżej progu przez kilka kolejnych cykli pomiarowych, warto zaplanować osiowanie oraz regenerację z wyważaniem. Wychwycenie symptomów na czas skraca późniejszą naprawę serwosilników do rutynowej regeneracji mechanicznej.
Błędy układów pomiarowych serwosilników
Precyzyjna pozycja serwosilnika opiera się na sprzężeniu zwrotnym z enkodera lub resolvera. Pojawiające się losowe alarmy „position error” lub nagłe skoki licznika impulsów mogą zwiastować problem z wiarygodnością układu. Wystarczy niewielkie odchylenie, aby wpłynąć na dokładność pomiaru. Przyczyna bywa prozaiczna, jak zabrudzenie wewnętrzne, zużycie elementów mechanicznych czy niewłaściwe połączenie elektryczne. Pierwszym krokiem diagnozy jest badanie układu pomiarowego na specjalistycznym analizatorze przystosowanym do danego interfejsu.
Podczas pomiaru należy możliwie jak najdokładniej odwzorować rzeczywiste warunki pracy urządzenia, mając na uwadze parametry takie jak temperatura otoczenia czy wilgotność. Na działanie układu pomiarowego wypadkowo wpływ mogą mieć wszystkie czynniki towarzyszące pracy silnika, jak drgania, przeciążenia czy trudne środowisko pracy.
Wzrost drgań przekładni w paśmie
Serwosilnik zwykle emituje równomierne, przewidywalne drgania. W przypadku pojawienia się w widmie nagłego piku, urządzenie daje znak o postępującym wyeksploatowaniu silnika, utracie osiowości lub wyważenia, bądź o zużyciu przeniesienia napędu. Zbyt wysoka wartość pików w widmie drgań świadczy o nadmiernym zużyciu przeniesienia napędu, na przykład kół zębatych; wzrostem momentu oporowego tych elementów. Warto wykonać pomiar przy obciążeniu nominalnym oraz przy prędkości serwosilnika odpowiadającej rezonansowi mechanizmu. Jeżeli amplituda rośnie kwartał do kwartału, należy zaplanować demontaż i audyt przeniesienia napędu, a w razie potrzeby wymienić koło lub wyregulować luz, zanim wywoła awarię całego urządzenia.
Nierówny moment serwosilnika
Serwosilnik powinien dostarczać płynny, stały moment w całym zakresie obrotów. Gdy w przebiegu czasowym pojawia się regularna pulsacja momentu, mówimy o zjawisku nierównego momentu (Torque Ripple). Oscylacja przekraczająca ± 5 % wartości znamionowej może sygnalizować utratę siły elektromagnetycznej lub miejscowe odkształcenie wirnika. Często bywa niewidoczne przy biegu jałowym, ale ujawnia się dopiero pod obciążeniem, gdy czujnik momentu lub funkcja oscyloskopu w falowniku rejestruje wzrosty i spadki siły. Przyczyną może być demagnetyzacja segmentu magnesu, luz przekładni, niewspółosiowość sprzęgła, a także stan uzwojeń silnika czy mechaniczne uszkodzenie klatki magnetycznej. Sugerowany jest wówczas pomiar przy prędkości roboczej i zestawienie go z referencją z momentu instalacji. Narastające wahania momentu prowadzą do drgań osi i nierównomiernego zużycia silnika, a ostatecznie do nieodwracalnej usterki.
Rosnący pobór mocy przy niezmienionej pracy
Gdy program produkcyjny nie zmienia prędkości ani momentu, a licznik energii rośnie, to sygnał narastającego obciążenia silnika bądź przeciążenia termicznego lub prądowego. Wczesna analiza trendu pozwala zaplanować diagnostykę oraz ewentualny serwis, zanim serwosilnik osiągnie stan alarmowy. Rosnący prąd jest zjawiskiem wynikającym zazwyczaj z innej usterki, a w konsekwencji będący potencjalną przyczyną uszkodzenia. Pomiar najlepiej wykonywać w powtarzalnym cyklu roboczym, rejestrując prąd fazowy i temperaturę uzwojeń. Jeżeli po wykluczeniu wpływu otoczenia prąd nadal przekracza zakładany próg, warto zebrać log termiczny. Podwyższona temperatura skraca żywotność izolacji uzwojeń o połowę, a spadek sprawności podnosi koszty energii oraz obciążenie falownika.
Wczesna diagnoza powyższych usterek, może uchronić cała linię produkcyjną przed niechcianym i kosztownym przestojem. Rosnący pobór mocy, wzrost drgań, nierówny moment serwosilnika lub losowe błędu enkodera są sygnałem, że nadszedł czas na zaplanowanie wizyty serwisu.