Wszystko o wymianie enkodera w serwomotorze – dlaczego sam montaż mechaniczny nie wystarczy?

Musisz mieć świadomość tego, że sam montaż nowego enkodera nie wystarczy, aby serwomotor po naprawie działał prawidłowo. Gdy wymiana zostanie wykonana poprawnie, trzeba jeszcze odpowiednio ustawić położenie tego elementu względem wirnika, skonfigurować sprzężenie zwrotne i sprawdzić synchronizację z układem sterowania. Ma to szczególne znaczenie w przypadku precyzyjnych serwonapędów, gdzie nawet niewielki błąd kątowy może powodować drgania, utratę momentu lub błędy pozycjonowania. Dlatego w artykule wyjaśniamy, jak wygląda wymiana i kalibracja enkodera oraz dlaczego te czynności powinny być wykonane razem.

Wymieniłeś enkoder w serwosilniku i silnik drga lub zgłasza błąd? Sprawdź, dlaczego tak się dzieje!

Drgania, szarpanie lub błędy pojawiające się po wymianie enkodera mogą wskazywać na nieprawidłową synchronizację jego sygnału z położeniem wirnika. Przyczyną może być niewłaściwy montaż, błędne ustawienie punktu odniesienia albo nieprawidłowa konfiguracja sterownika serwonapędu. Biorąc pod uwagę ostatni z elementów, wykorzystuje on informacje z enkodera do określania aktualnego położenia wału. Jeżeli otrzymuje nieprawidłowy sygnał, może niewłaściwie sterować prądem silnika. W efekcie pojawiają się drgania, problemy z pozycjonowaniem, spadek momentu obrotowego lub alarmy napędu.

Dlatego po wymianie potrzebna jest nie tylko kontrola mechaniczna, ale również odpowiednia analiza poprawności jego działania. Profesjonalnie przeprowadzona diagnostyka i naprawa serwonapędów, w której specjalizuje się nasza firma TRAK, pozwala sprawdzić zarówno sam enkoder, jak i współpracujące z nim elementy układu.

Po wymianie należy zweryfikować przede wszystkim:

• poprawność montażu nowego enkodera,
• stan przewodów, złączy i sygnałów sprzężenia zwrotnego,
• zgodność parametrów enkodera z serwonapędem,
• ustawienie punktu odniesienia względem wirnika.

Czym różni się enkoder w zwykłym silniku od enkodera w serwonapędzie?

Enkoder w zwykłym układzie napędowym może służyć przede wszystkim do pomiaru prędkości lub położenia wału. W serwonapędzie jest natomiast częścią układu sprzężenia zwrotnego i dostarcza sterownikowi informacji niezbędnych do precyzyjnego sterowania ruchem.

Znaczenie ma tutaj nie tylko sama dokładność pomiaru, ale również zgodność informacji z aktualnym położeniem magnetycznym wirnika. W zależności od konstrukcji stosuje się enkodery inkrementalne lub absolutne. Pierwsze przekazują zmianę położenia i wymagają odpowiedniego zgrania sygnałów z fazami silnika. Z kolei absolutne przechowują informację o położeniu wału i mogą przekazywać ją bez konieczności odtwarzania pozycji od początku po każdym uruchomieniu.

Procedura komutacji – dlaczego precyzja kątowa decyduje o możliwości uruchomienia napędu?

Komutacja polega na zsynchronizowaniu informacji o położeniu wirnika z pracą uzwojeń silnika. Sterownik musi dokładnie wiedzieć, w jakiej pozycji znajduje się wirnik, aby odpowiednio sterować prądem poszczególnych faz. Dlatego po wymianie enkodera konieczne jest jego prawidłowe ustawienie względem silnika.

W przypadku napędów bezszczotkowych stosuje się w tym celu procedurę określaną fachowo jako komutacja enkodera w silniku bezszczotkowym. Jej celem jest ustalenie zależności między sygnałem enkodera a położeniem magnetycznym wirnika. Błąd w tym ustawieniu może skutkować drganiami, niewłaściwym kierunkiem ruchu, utratą momentu obrotowego albo problemami z uruchomieniem napędu.

Niezwykle istotne dla poprawności działania serwosilnika jest dokładne ustawienie punktu zerowego enkodera serwo. Musi on odpowiadać przyjętej pozycji odniesienia całego układu napędowego. W zależności od zastosowanego rozwiązania podczas kalibracji analizuje się sygnały enkodera, położenie wirnika i zależność między nimi. W niektórych układach wykorzystuje się do tego oscyloskop oraz oprogramowanie serwisowe. Precyzyjna komutacja ma bezpośredni wpływ na sposób sterowania momentem. Im lepiej zsynchronizowane są informacje z enkodera z położeniem wirnika, tym łatwiej uzyskać stabilną pracę serwomotoru.

Enkodery absolutne – wyzwania związane z programowaniem pamięci czujnika

W przypadku enkodera absolutnego sam montaż również nie kończy procesu. Czujnik może przechowywać informacje dotyczące pozycji i parametrów potrzebnych do prawidłowej współpracy z napędem. Po wymianie trzeba więc sprawdzić komunikację ze sterownikiem oraz prawidłowość zapisanych danych. Dotyczy to m.in. rozwiązań wykorzystujących interfejsy EnDat, SSI czy Hiperface. W zależności od konkretnego systemu konieczne może być zapisanie odpowiedniego offsetu, wykonanie procedury kalibracyjnej lub skonfigurowanie parametrów w sterowniku.

Szczególnej uwagi wymaga wymiana enkodera absolutnego w serwomotorze. Nie wystarczy porównać samego sposobu mocowania. Należy sprawdzić również m.in.:

• typ interfejsu,
• rozdzielczość,
• sposób komunikacji,
• wymagane parametry konfiguracyjne.

Skutki złego ustawienia enkodera – przegrzewanie silnika, brak momentu obrotowego, niekontrolowany rozbieg

Nieprawidłowe ustawienie enkodera może zaburzyć pracę całego układu regulacji. Jeżeli sterownik otrzymuje informację o położeniu inną niż rzeczywista, niewłaściwie dobiera sposób sterowania prądem. W zależności od skali błędu mogą pojawić się drgania, przegrzewanie silnika, spadek momentu albo problemy z osiągnięciem zadanej pozycji. W skrajnym przypadku napęd może nie uruchomić się prawidłowo lub wykazywać tendencję do niekontrolowanego ruchu. Dlatego po każdej ingerencji w układ sprzężenia zwrotnego należy wykonać pomiary i testy przed przekazaniem maszyny do normalnej pracy.

Jak przebiega profesjonalna kalibracja enkodera na stanowisku diagnostycznym?

Profesjonalna kalibracja rozpoczyna się od sprawdzenia poprawności mechanicznego montażu enkodera. Technik ocenia jego osadzenie, połączenie z wałem oraz stan przewodów i złączy. Następnie sprawdzane są sygnały przekazywane do sterownika.

Kolejnym etapem jest ustawienie pozycji odniesienia i synchronizacja enkodera z położeniem wirnika. W zależności od konstrukcji serwomotoru wykorzystuje się odpowiednie procedury producenta, oprogramowanie diagnostyczne oraz przyrządy pomiarowe. Pozwala to określić właściwy offset i sprawdzić, czy sygnał sprzężenia zwrotnego jest zgodny z wymaganiami napędu. Właśnie dlatego kalibracja sprzężenia zwrotnego serwo powinna obejmować nie tylko sam czujnik, ale cały tor pomiarowy. Jeżeli sygnał jest zakłócony lub jego parametry nie odpowiadają wymaganiom sterownika, samo mechaniczne ustawienie enkodera nie rozwiąże problemu.

Po zakończeniu regulacji wykonuje się testy funkcjonalne. Serwomotor uruchamia się najpierw bez obciążenia, a następnie – jeśli procedura i warunki techniczne na to pozwalają – sprawdza jego zachowanie podczas pracy. Kontroluje się m.in. stabilność obrotów, reakcję na zmianę obciążenia, pozycjonowanie i ewentualne alarmy. Dopiero pozytywny wynik tych testów pozwala uznać wymianę za zakończoną. W przypadku nieprawidłowości konieczna może być ponowna regulacja położenia enkodera, korekta parametrów albo sprawdzenie innych elementów serwonapędu.

Wymiana enkodera to za mało, dlatego zleć to zadanie specjalistom z serwisu TRAK

Wymiana enkodera w serwomotorze nie powinna być traktowana wyłącznie jako czynność mechaniczna. O prawidłowej pracy całego układu decyduje również właściwe ustawienie czujnika, synchronizacja z położeniem wirnika, konfiguracja parametrów oraz sprawdzenie sygnału sprzężenia zwrotnego.

Z powyższego powodu samodzielna próba wymiany czujnika sprzężenia zwrotnego rzadko kończy się sukcesem. Najlepiej więc zaufaj specjalistom – zrealizowana przez naszą firmę TRAK naprawa i kalibracja enkoderów gwarantuje idealne zestrojenie serwomotoru z układem sterowania. Dzięki odpowiedniej diagnostyce można nie tylko prawidłowo ustawić nowy enkoder, ale również sprawdzić przyczynę problemów występujących w całym układzie napędowym. Skorzystaj z naszych usług – zapraszamy do kontaktu.