Come riparare un servomotore Yaskawa SGMRS-13A2A-YR12 per robot? Assistenza rapida per servomotori Yaskawa SGMRS

La riparazione dello Yaskawa SGMRS-13A2A-YR12 deve iniziare mettendo in sicurezza l’asse del robot, scollegando il motore dall’amplificatore e diagnosticando separatamente gli avvolgimenti, l’isolamento, il freno e l’encoder. Successivamente si controllano le condizioni dei cuscinetti, del rotore, dei magneti permanenti e dell’albero. Dopo la riparazione sono necessari test elettrici e meccanici, il controllo della fasatura dell’encoder e una prova sicura a bassa velocità. La semplice cancellazione dell’allarme senza determinarne la causa può provocare un nuovo arresto del robot o danneggiare il servoazionamento.

È presente un allarme encoder, una vibrazione dell’asse o un problema al freno? Per la diagnostica, comunicare il modello del motore, il numero del robot, la sigla del controllore, il testo dell’allarme e una descrizione del momento in cui si è verificato il guasto. Queste informazioni consentono di distinguere più rapidamente un problema del motore da un guasto del cavo, dell’amplificatore servo o della meccanica dell’asse.

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Come riconoscere un guasto e diagnosticare correttamente lo Yaskawa SGMRS-13A2A-YR12?

Che cos’è il servomotore Yaskawa SGMRS-13A2A-YR12?

Lo Yaskawa SGMRS-13A2A-YR12 è un servomotore sincrono a magneti permanenti per robot, appartenente alla famiglia Sigma III. La famiglia SGMRS-13A2A-YR1* ha una potenza nominale di 1,3 kW ed è stata utilizzata come azionamento degli assi di robot industriali che operano, tra gli altri, con i controllori Yaskawa Motoman NX100 e DX100.

In un unico alloggiamento sono presenti componenti con funzioni diverse: un avvolgimento statorico trifase, un rotore a magneti permanenti, cuscinetti, un encoder di retroazione e, nella versione appropriata, anche un freno di stazionamento. Per questo motivo, un allarme dell’asse non indica sempre un danno all’avvolgimento. La causa può essere anche il cavo dell’encoder, un connettore, il freno, un cuscinetto, un errore di posizione del rotore o un’anomalia dell’amplificatore servo.

Quali sintomi indicano un guasto del servomotore del robot?

I segnali più comuni che dovrebbero indurre a eseguire una diagnostica del motore sono:

• allarme encoder o perdita dei dati di posizione dell’asse,
• problemi nell’esecuzione del mastering o nel mantenimento della posizione,
• vibrazioni dell’asse a bassa velocità,
• movimento irregolare e ondulazioni di coppia,
• corrente eccessiva in una o più fasi,
• surriscaldamento del motore nonostante il carico corretto,
• rumore metallico, ronzio o colpi provenienti dai cuscinetti,
• mancato rilascio del freno,
• abbassamento di un asse verticale dopo lo spegnimento dell’azionamento,
• intervento delle protezioni o allarme di sovraccarico,
• instabilità della posizione dopo il riscaldamento del dispositivo,
• tracce di olio, umidità o contaminanti in prossimità dei connettori e delle guarnizioni.

Sintomo	Possibile causa	Diagnostica consigliata
Allarme encoder	Cavo, connettore, schermatura, messa a terra o encoder danneggiato	Controllo dell’alimentazione, della continuità dei cavi, delle schermature e della trasmissione dati
Vibrazioni e aumento della corrente	Errore di fasatura dell’encoder, cortocircuito tra le spire o problema al rotore	Test degli avvolgimenti, analisi della forza controelettromotrice e verifica dell’orientamento dell’encoder
Rumore meccanico	Cuscinetti usurati, disallineamento o albero danneggiato	Analisi delle vibrazioni, controllo del gioco e misurazione dell’eccentricità dell’albero
Il freno non si rilascia	Bobina, alimentazione del freno o superfici di attrito danneggiate	Misurazione della resistenza, della corrente, del tempo di rilascio e della coppia di mantenimento
Surriscaldamento	Sovraccarico, avvolgimenti o cuscinetti danneggiati oppure comando errato	Misurazione delle correnti di fase, dell’isolamento, dell’induttanza e della temperatura

Come preparare il motore in sicurezza per la diagnostica?

Prima di iniziare le misurazioni, il robot deve essere protetto da movimenti incontrollati. Ciò è particolarmente importante per gli assi verticali, che possono abbassarsi per effetto della gravità dopo il rilascio del freno.

• Arrestare il robot secondo la procedura dello stabilimento.
• Scollegare e mettere in sicurezza tutte le fonti di energia.
• Sostenere o bloccare meccanicamente l’asse.
• Contrassegnare la posizione dell’asse e salvare i dati necessari per il successivo mastering.
• Scollegare il motore dall’amplificatore servo.
• Separare i circuiti degli avvolgimenti, del freno e dell’encoder.
• Controllare i connettori per verificare la presenza di olio, umidità, corrosione e danni meccanici.

Le misurazioni con tensione di prova e i test di isolamento devono essere eseguiti esclusivamente da personale adeguatamente qualificato. L’encoder, i cavi di segnale e l’elettronica devono essere completamente scollegati prima di utilizzare un megaohmmetro.

Come misurare gli avvolgimenti dello Yaskawa SGMRS?

La diagnostica di base comprende la misurazione della resistenza tra le coppie di conduttori:

• RUV,
• RVW,
• RWU.

A causa dei bassi valori di resistenza, è consigliato il metodo a quattro fili, che elimina l’influenza dei cavi di misura e dei contatti. I risultati devono essere confrontati con la temperatura degli avvolgimenti stabilizzata e registrata, poiché la resistenza del rame varia con la temperatura.

Come interpretare l’asimmetria della resistenza e dell’induttanza?

L’aspetto più importante non è soltanto il valore assoluto, ma soprattutto la simmetria dei risultati tra le tre coppie di fasi.

• Una resistenza più elevata in una fase può indicare un collegamento danneggiato, un contatto bruciato, un conduttore interrotto o un circuito aperto nell’avvolgimento.
• Una resistenza ridotta può indicare un cortocircuito di una parte delle spire.
• Un’asimmetria dell’induttanza può rivelare un cortocircuito tra le spire non visibile con una semplice misurazione ohmica.
• Una diversa forma d’onda durante il test impulsivo può indicare un indebolimento dell’isolamento tra le spire.

La sola misurazione della resistenza non è sufficiente per escludere un danno all’avvolgimento. Un cortocircuito che coinvolge un numero ridotto di spire può non provocare una variazione evidente del valore ohmico, ma può comunque causare un aumento della corrente, surriscaldamento e ondulazioni di coppia.

Come controllare la resistenza di isolamento degli avvolgimenti?

La resistenza di isolamento deve essere misurata tra i conduttori U-V-W cortocircuitati e il corpo motore o il punto FG. Per i sistemi Sigma III, la documentazione di assistenza indica una tensione di prova di 500 V e un risultato superiore a 10 MΩ.

Prima del test è indispensabile scollegare:

• l’encoder,
• i cavi di segnale,
• il circuito del freno,
• l’amplificatore servo e tutta la restante elettronica.

Una resistenza di isolamento ridotta può essere causata da umidità, contaminazione da olio, depositi conduttivi, invecchiamento dello smalto, danni termici o scarica dell’avvolgimento verso il corpo motore. Il risultato deve essere interpretato insieme alla temperatura, alle condizioni ambientali e alla cronologia di funzionamento del motore.

Come valutare il rotore e i magneti mediante la forza controelettromotrice?

Le condizioni del rotore e dei magneti permanenti possono essere valutate misurando la tensione della forza elettromotrice mentre l’albero ruota a velocità costante. Si misurano le tensioni tra le coppie di fasi, confrontandone l’ampiezza, la forma e lo sfasamento reciproco.

In un motore correttamente funzionante, le tensioni concatenate devono essere simmetriche e le forme d’onda elettricamente sfasate di circa 120°. Tra i risultati anomali rientrano:

• ampiezze di tensione diverse tra le fasi,
• distorsione della forma d’onda,
• instabilità del segnale a velocità costante,
• aumento della corrente a vuoto dopo l’avviamento,
• ondulazioni di coppia e vibrazioni dell’albero.

La causa può essere la smagnetizzazione di una parte del rotore, l’eccentricità, lo spostamento meccanico dei componenti o un cortocircuito tra le spire dello statore.

Come diagnosticare il freno del servomotore Yaskawa?

Il freno utilizzato nel servomotore di un robot è principalmente un elemento di mantenimento. Il suo compito è mantenere fermo l’asse, soprattutto dopo lo spegnimento dell’alimentazione. Non deve essere utilizzato per arrestare regolarmente un motore in rotazione.

La diagnostica del freno deve comprendere:

• la misurazione della resistenza della bobina,
• il controllo della tensione di alimentazione,
• la misurazione della corrente assorbita,
• la misurazione del tempo di rilascio e di inserimento,
• il controllo del traferro di lavoro,
• la valutazione delle superfici di attrito,
• la verifica della coppia statica di mantenimento.

Se l’asse non si muove nonostante il comando corretto, la causa può essere il mancato rilascio del freno, una bobina danneggiata, un’alimentazione errata o il blocco meccanico del gruppo di attrito. Al contrario, l’abbassamento dell’asse dopo lo spegnimento può indicare l’usura delle superfici di attrito o una coppia di mantenimento insufficiente.

Quali possono essere le cause di un allarme encoder del motore del robot?

Un allarme encoder non significa sempre che il trasduttore debba essere sostituito. Per prima cosa è necessario controllare l’intero circuito di retroazione.

• le tensioni di alimentazione dell’encoder,
• la continuità di tutti i conduttori del cavo,
• le condizioni dei pin e dei connettori,
• la schermatura del cavo,
• il collegamento di messa a terra,
• la distanza dei cavi di segnale dai cavi di potenza,
• la presenza di disturbi provenienti da inverter, saldatrici e circuiti di potenza,
• le vibrazioni trasmesse all’encoder,
• la trasmissione dei dati di posizione e dei dati multigiro.

Non bisogna cancellare i dati multigiro né modificare la posizione dell’encoder senza aver salvato la posizione di riferimento dell’asse e predisposto una procedura di nuovo mastering. Un reset effettuato senza le necessarie precauzioni può provocare la perdita di corrispondenza tra la posizione meccanica del robot e la posizione memorizzata nel controllore.

Come si svolgono la riparazione, il collaudo e la rimessa in servizio del servomotore?

Quali componenti possono essere riparati o revisionati?

L’entità della riparazione dello Yaskawa SGMRS-13A2A-YR12 dipende dai risultati della diagnostica. Un servizio professionale non dovrebbe iniziare a sostituire i componenti senza aver controllato tutti i sottogruppi collegati.

Gli interventi di assistenza tipici comprendono:

• sostituzione dei cuscinetti,
• sostituzione delle guarnizioni,
• revisione o sostituzione del freno,
• riparazione dei collegamenti degli avvolgimenti,
• riavvolgimento dello statore,
• pulizia e asciugatura degli avvolgimenti,
• riparazione dei cavi e dei connettori,
• riparazione o sostituzione dell’encoder,
• ripristino delle superfici meccaniche,
• controllo e correzione dell’eccentricità dell’albero.

La sostituzione dei soli cuscinetti è giustificata quando gli avvolgimenti, l’isolamento, il rotore, l’encoder e il freno rimangono efficienti. Se il motore presenta contemporaneamente un problema di isolamento, una corrente elevata e un segnale encoder instabile, la riparazione deve comprendere una diagnostica elettrica completa e test dinamici.

Perché la regolazione dell’encoder dopo la riparazione è così importante?

L’encoder non svolge esclusivamente la funzione di contatore di posizione. Il suo orientamento elettrico deve essere coerente con la posizione del campo magnetico del rotore e con la commutazione eseguita dal servoazionamento.

Dopo lo smontaggio o la sostituzione dell’encoder, è necessario ripristinare la sua corretta posizione rispetto al rotore. Una fasatura errata può provocare:

• aumento della corrente del motore,
• riduzione della coppia disponibile,
• ondulazioni di coppia,
• vibrazioni e funzionamento rumoroso,
• surriscaldamento degli avvolgimenti,
• errori di posizionamento,
• movimento improvviso o incontrollato dell’asse.

La semplice regolazione meccanica dell’encoder in base ai segni effettuati prima dello smontaggio potrebbe non garantire la precisione richiesta. Il centro di assistenza deve disporre di un metodo per controllare la fasatura e della possibilità di osservare correnti, segnali e reazioni del motore durante la prova.

Come deve essere eseguito il test del servomotore dopo la riparazione?

La riparazione non termina con il montaggio dei nuovi componenti. Il collaudo del servomotore deve confermarne l’efficienza elettrica e meccanica.

• Nuova misurazione della resistenza e della simmetria degli avvolgimenti.
• Misurazione della resistenza di isolamento.
• Controllo dell’induttanza tra le fasi.
• Test impulsivo dell’avvolgimento, se richiesto dall’entità della riparazione.
• Misurazione della forza controelettromotrice e confronto delle fasi.
• Controllo dell’eccentricità radiale e assiale dell’albero.
• Analisi delle vibrazioni dei cuscinetti.
• Test di rilascio e inserimento del freno.
• Controllo della coppia di mantenimento del freno.
• Prova a vuoto a bassa velocità.
• Monitoraggio delle correnti di fase, della temperatura e del rumore.
• Controllo della stabilità della posizione e della comunicazione dell’encoder.

I risultati devono essere valutati nel loro insieme. Un motore può ruotare a vuoto e presentare comunque un’asimmetria delle correnti, una fasatura errata dell’encoder o un difetto di isolamento che si manifesta soltanto con l’aumento della temperatura.

Come avviare il motore in sicurezza nel robot?

Dopo aver installato il servomotore nel robot, è necessario eseguire una messa in servizio controllata. La prima prova non deve essere effettuata immediatamente alla massima velocità e con il normale carico di produzione.

• Controllare le marcature dei cavi, i connettori e la messa a terra.
• Verificare il funzionamento dell’arresto di emergenza.
• Controllare il fissaggio meccanico del motore.
• Confermare il corretto funzionamento del freno.
• Controllare la direzione di movimento dell’asse a velocità limitata.
• Monitorare la corrente, il rumore, le vibrazioni e la risposta dell’encoder.
• Eseguire l’azzeramento o il mastering dell’asse secondo la procedura del robot.
• Eseguire un test di movimento entro un intervallo limitato.
• Solo successivamente aumentare la velocità e il carico.

Se dopo la riparazione si verifica un improvviso aumento della corrente, una forte vibrazione o un movimento non conforme al comando, la prova deve essere interrotta immediatamente. La prosecuzione del funzionamento può danneggiare il motore, l’amplificatore servo, il riduttore o la meccanica del robot.

Quando riparare e quando sostituire il servomotore?

La decisione deve tenere conto non soltanto del costo del servizio, ma anche dei tempi di fermo, della disponibilità dei ricambi, delle condizioni meccaniche e del rischio di un nuovo guasto.

Soluzione	Quando conviene prenderla in considerazione?
Riparazione o revisione	Quando il corpo motore, il rotore e l’albero sono idonei a un ulteriore utilizzo e i componenti danneggiati possono essere sostituiti o ripristinati.
Motore sostitutivo	Quando il fermo è critico ed è disponibile un’unità verificata e compatibile dal punto di vista meccanico ed elettrico.
Modernizzazione	Quando il modello originale è difficile da reperire, le riparazioni si ripetono oppure lo stabilimento prevede di modificare il sistema di controllo.
Acquisto del motore danneggiato	Quando la riparazione non è conveniente, il dispositivo non è più necessario oppure può essere utilizzato come fonte di ricambi per altre unità.

La modernizzazione richiede il controllo dell’interfaccia meccanica, dei parametri di coppia e velocità, del tipo di encoder, dell’alimentazione del freno, della compatibilità con l’amplificatore servo e della possibilità di funzionare con il controllore del robot. Un sostituto non deve essere scelto esclusivamente in base alla potenza nominale.

Come preparare il motore per il preventivo e la spedizione?

Prima della spedizione, è necessario proteggere l’albero, i connettori e gli elementi sporgenti del corpo motore. Il motore non deve spostarsi all’interno dell’imballaggio. È necessario utilizzare un riempimento rigido e una protezione contro l’umidità.

È consigliabile allegare alla spedizione:

• i dati di contatto dello stabilimento,
• la designazione completa del dispositivo,
• il modello del robot e del controllore,
• il codice di errore,
• una descrizione dei sintomi,
• informazioni sull’asse da cui proviene il motore,
• una descrizione degli interventi precedenti,
• la data richiesta per il completamento del servizio.

Riparazione, revisione, acquisto o modernizzazione: sempre da RGB Elektronika

Un centro specializzato nell’automazione industriale deve proporre una soluzione adeguata alle reali condizioni del dispositivo. Può trattarsi della riparazione di un componente specifico, di una revisione completa, della fornitura di un’unità sostitutiva, dell’acquisto del motore guasto o della preparazione di un progetto di modernizzazione.

In presenza di un numero elevato di robot simili, conviene inoltre analizzare la gestione dei ricambi. La revisione di un’unità da tenere come scorta può ridurre il rischio di un lungo fermo in occasione del guasto successivo. Il servizio può comprendere anche dispositivi correlati, quali amplificatori servo, inverter, controllori, moduli I/O, alimentatori, pannelli operatore ed elettronica di controllo.

La riparazione dello Yaskawa SGMRS-13A2A-YR12 deve essere affidata a un centro in grado di controllare non soltanto i cuscinetti e la resistenza degli avvolgimenti, ma anche l’encoder, la fasatura, il freno, la forza controelettromotrice, l’isolamento, le vibrazioni e i parametri durante una prova di movimento.

Contatta RGB Elektronika e richiedi la riparazione dello Yaskawa SGMRS-13A2A-YR12. Invia una foto della targhetta identificativa, il codice di allarme e una descrizione del comportamento dell’asse, in modo da avviare la diagnostica il più rapidamente possibile e ridurre il tempo di fermo della produzione. —> Richiedi la riparazione

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