Manutenzione del servomotore BAUMULLER DS56-A. Controllo di cuscinetti, avvolgimento, encoder e componenti meccanici

La manutenzione del servomotore Baumuller DS56-A deve comprendere non solo il controllo dei cuscinetti, ma anche le misurazioni dell’avvolgimento dello statore, la diagnostica del resolver o dell’encoder, la valutazione dell’albero, della flangia, delle tenute, dei connettori e dello stato meccanico generale del motore. Il rilevamento precoce di vibrazioni elevate, oscillazioni dell’albero, deterioramento dell’isolamento o segnali di retroazione anomali può prevenire l’arresto dell’asse, il danneggiamento del servoazionamento e costosi fermi macchina.

Nel caso di dispositivi utilizzati nella produzione in serie, la manutenzione non dovrebbe limitarsi a intervenire solo quando il motore smette di funzionare. La manutenzione regolare dei servomotori consente di monitorare l’andamento della temperatura, delle vibrazioni, dell’assorbimento di corrente o della precisione di posizionamento e di pianificare l’assistenza durante un arresto controllato.

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Manutenzione del servomotore Baumuller DS56-A – cosa controllare e perché?

Cosa è utile sapere sul BAUMÜLLER DS56-A prima di iniziare l’assistenza?

Il BAUMÜLLER DS56-A appartiene a una famiglia di motori sincroni trifase destinati a sistemi di azionamento di precisione. Nella versione descritta, la designazione 56 corrisponde a un’altezza d’asse dell’albero di 56 mm, mentre la variante A è una versione compatta con pacco statorico corto.

A seconda della variante dell’avvolgimento, la velocità nominale può essere compresa tra circa 2000 e 6000 giri/min. Per l’unità descritta, la coppia nominale è pari a 1,9 Nm, mentre la corrente nominale, a seconda della versione, è compresa nell’intervallo di circa 1,0–3,1 A. I parametri del singolo esemplare devono tuttavia essere sempre confermati sulla relativa targhetta prima di effettuare misurazioni, selezionare componenti o tentare di sostituire il motore con un altro modello.

Nella variante descritta, il motore funziona senza raffreddamento forzato mediante ventola. Il calore viene dissipato principalmente attraverso la superficie dell’alloggiamento, pertanto uno strato di olio, polvere e altri contaminanti può peggiorare le condizioni termiche del dispositivo. La manutenzione dei motori elettrici Baumuller dovrebbe quindi comprendere anche il controllo della pulizia dell’alloggiamento.

Il grado di protezione IP65 garantisce la tenuta alla polvere e la protezione contro i getti d’acqua nelle condizioni previste per tale grado di protezione, ma non significa che le tenute mantengano le loro caratteristiche originali per l’intera durata di esercizio. L’invecchiamento, i danni meccanici o precedenti interventi di assistenza eseguiti in modo improprio possono consentire l’ingresso di umidità, refrigerante o olio all’interno del motore.

Importante: la configurazione DS56-A descritta non è dotata di freno di stazionamento elettromagnetico. Su un asse verticale o in un meccanismo soggetto a una forza esterna, l’albero può muoversi dopo la disconnessione dell’alimentazione. Prima di iniziare i lavori, è necessario mettere in sicurezza meccanicamente la parte azionata della macchina e rispettare le procedure di sicurezza applicabili alla specifica installazione.

Come riconoscere l’usura dei cuscinetti in un servomotore BAUMÜLLER?

Il controllo dei cuscinetti del servomotore è uno degli elementi più importanti della manutenzione, poiché il deterioramento delle loro condizioni influisce non solo sulla meccanica. L’aumento della resistenza al movimento modifica le condizioni operative dell’intero sistema di regolazione e può costringere il servoamplificatore ad aumentare la corrente necessaria per mantenere la velocità o la posizione impostata.

Sintomi di cuscinetti danneggiati nel DS56-A

Tra i sintomi tipici che indicano la necessità di una diagnostica più approfondita rientrano:

• aumento delle vibrazioni dell’alloggiamento del motore,
• stridii metallici, rumori, sfregamenti o suoni insoliti durante la rotazione,
• oscillazioni percepibili dell’albero,
• aumento della temperatura in prossimità degli scudi dei cuscinetti,
• peggioramento della fluidità del movimento dell’asse,
• maggiore corrente necessaria per eseguire lo stesso ciclo,
• peggioramento della ripetibilità del posizionamento,
• comparsa di sovraccarichi dell’azionamento con carichi che in precedenza non causavano problemi.

Una delle cause è la naturale fatica delle piste e degli elementi volventi. Con il tempo peggiorano anche le condizioni del lubrificante. Il grasso può ossidarsi, seccarsi o contaminarsi, riducendo l’efficacia del film lubrificante e aumentando l’attrito e la temperatura.

Come si controllano i cuscinetti e l’albero?

Un controllo professionale dei cuscinetti del motore DS56-A non dovrebbe limitarsi alla rotazione manuale dell’albero. La diagnostica meccanica può comprendere, tra l’altro:

• misurazione del livello e delle caratteristiche delle vibrazioni,
• controllo dell’oscillazione radiale dell’albero,
• controllo dell’oscillazione assiale,
• valutazione dei giochi e della fluidità di rotazione,
• controllo delle condizioni del perno dell’albero,
• controllo della chiavetta e della cava per chiavetta,
• valutazione della flangia di montaggio,
• verifica dell’allineamento dei componenti meccanici.

L’oscillazione dell’albero può essere verificata con un comparatore, mentre i risultati devono essere interpretati insieme all’osservazione delle vibrazioni e alle condizioni degli elementi accoppiati. La semplice sostituzione dei cuscinetti senza individuare la causa della loro usura prematura può determinare una rapida ricomparsa del problema. La fonte di un carico eccessivo può essere anche il disallineamento del giunto, una tensione di montaggio o un problema nel meccanismo azionato.

Come controllare l’encoder o il resolver nel BAUMÜLLER DS56-A?

Il sistema di retroazione è uno dei componenti più critici del servomotore. Le informazioni sulla posizione effettiva del rotore vengono utilizzate dal servoazionamento per il controllo del movimento e la corretta commutazione. A seconda della versione, il DS56-A può funzionare con un resolver o con un sistema di misura di tipo SinCos.

Sintomi di un guasto del sistema di retroazione

Problemi con l’encoder, il resolver o il relativo cablaggio possono causare:

• movimenti improvvisi e bruschi dell’albero,
• movimento instabile dell’asse,
• perdita di precisione di posizionamento,
• problemi nel mantenimento della posizione impostata,
• funzionamento insolitamente rumoroso durante il controllo del motore,
• errori di retroazione segnalati dal servoazionamento,
• problemi che si verificano solo a una determinata velocità o posizione,
• impossibilità di avviare correttamente l’asse.

Se il controllore riceve informazioni errate o disturbate sulla posizione del rotore, il regolatore può tentare di compensare un apparente errore di posizione. Ciò può provocare brusche correzioni della coppia, vibrazioni o movimenti a scatti dell’asse.

Un errore dell’encoder non significa automaticamente che sia necessario sostituire l’intero servomotore. Per prima cosa è opportuno controllare il sensore stesso, il cavo, i connettori, la schermatura e la qualità del segnale. Se fornisci il modello esatto del DS56-A, il tipo di retroazione e il codice di allarme del servoazionamento, il servizio di assistenza potrà determinare meglio l’ambito della diagnostica necessaria.

Diagnostica dell’encoder, del resolver e dei cavi

La diagnostica del sistema di misura dovrebbe comprendere l’intera catena del segnale e non solo il sensore. In pratica vengono controllati:

• gli errori memorizzati nel servoazionamento,
• le condizioni meccaniche del sistema di retroazione,
• la qualità dei segnali di uscita,
• lo stato dei contatti e dei pin nei connettori,
• la continuità dei cavi,
• lo stato della schermatura,
• tracce di umidità, refrigerante, olio o grasso,
• la ripetibilità delle indicazioni durante la rotazione dell’albero.

Negli encoder ottici, i problemi possono essere causati anche da danni ai componenti ottici, usura dei piccoli cuscinetti interni o perdita di tenuta. Negli ambienti industriali è particolarmente pericoloso l’ingresso di refrigerante o nebbia d’olio nell’elettronica del sensore.

Dopo un intervento meccanico sul sistema di retroazione non si deve presumere che il semplice rimontaggio del motore garantisca il corretto funzionamento. La posizione del sistema di misura rispetto al rotore è importante per il controllo, pertanto dopo la riparazione è necessario eseguire un controllo funzionale del servomotore completo.

Come controllare l’avvolgimento di un servomotore Baumuller?

L’avvolgimento dello statore è esposto a lungo termine a temperatura, sovraccarichi, sollecitazioni elettrodinamiche, umidità e alimentazione impulsiva proveniente dal sistema di elettronica di potenza. Il graduale deterioramento dell’isolamento può svilupparsi per molto tempo senza provocare l’arresto completo del motore.

Sintomi di danneggiamento dell’avvolgimento

Tra i sintomi che richiedono il controllo della parte elettrica rientrano:

• impossibilità di avviare l’azionamento,
• intervento delle protezioni,
• errori di tipo overcurrent o sovraccarico,
• funzionamento irregolare del motore,
• surriscaldamento eccessivo,
• assorbimento di corrente insolitamente elevato,
• differenze dei parametri tra le fasi,
• peggioramento delle prestazioni nonostante il corretto funzionamento del sistema meccanico.

Surriscaldamento, sovratensioni, sovraccarichi frequenti e umidità possono deteriorare gradualmente le proprietà isolanti dei fili dell’avvolgimento. Le conseguenze possono essere una scarica verso il nucleo o l’alloggiamento, un cortocircuito tra le fasi oppure un cortocircuito tra le spire più difficile da rilevare.

Un cortocircuito tra le spire non deve necessariamente mettere immediatamente fuori servizio il motore. Può tuttavia modificare i parametri di una delle fasi, provocare asimmetria elettromagnetica, aumento della temperatura e problemi nella corretta regolazione della corrente.

Quali misurazioni elettriche eseguire?

Una diagnostica professionale dell’avvolgimento dovrebbe consentire di confrontare le condizioni di tutte le fasi e valutare la qualità dell’isolamento. A seconda della procedura e dell’attrezzatura disponibile sul banco di assistenza, vengono utilizzati, tra l’altro:

• misurazione della resistenza di isolamento,
• controllo della resistenza delle singole fasi,
• confronto della simmetria dei parametri di fase,
• misurazioni dell’induttanza,
• controllo di eventuali dispersioni verso l’alloggiamento,
• valutazione delle condizioni dei cavi e dei connettori di alimentazione.

Una singola misurazione corretta della resistenza non dovrebbe essere considerata una diagnosi completa del motore. In un servomotore sono importanti anche la simmetria delle fasi e la correlazione dei risultati elettrici con il comportamento del motore durante il test funzionale.

Il servoazionamento segnala overcurrent, il motore si surriscalda rapidamente oppure non si avvia? Prima di sostituire il servoamplificatore è opportuno escludere un problema dell’avvolgimento, della meccanica o della retroazione del servomotore. La diagnostica dell’intero sistema consente spesso di evitare la sostituzione di un componente perfettamente funzionante.

Controllo dell’albero, della flangia, delle tenute e dell’alloggiamento del DS56-A

La manutenzione dei servomotori Baumuller dovrebbe comprendere anche i componenti che non generano propri codici di errore, ma che hanno un’influenza diretta sulla durata dell’azionamento.

Durante l’ispezione è opportuno controllare:

• le condizioni della superficie e del perno dell’albero,
• la cava per chiavetta e la chiavetta,
• tracce di usura o gioco sul giunto,
• la flangia e le superfici di montaggio,
• lo stato delle tenute,
• i connettori elettrici,
• tracce di corrosione, refrigerante o olio,
• lo stato dei cavi in corrispondenza dell’uscita dal motore,
• la pulizia della superficie dell’alloggiamento.

Nel caso di un motore raffreddato tramite dissipazione naturale del calore, la contaminazione della superficie dell’alloggiamento non è soltanto un problema estetico. Uno strato di olio e polvere può peggiorare lo scambio termico, facendo funzionare il motore a una temperatura più elevata anche in assenza di danni diretti all’avvolgimento.

Sintomo	Possibile causa	Cosa controllare?
Rumore e sfregamento	Cuscinetti, lubrificazione, componente meccanico	Vibrazioni, gioco, oscillazione dell’albero, stato dei cuscinetti
Vibrazioni del motore	Cuscinetti, disallineamento, oscillazione dell’albero	Vibrazioni, albero, flangia, giunto
Temperatura eccessiva	Resistenze meccaniche, alloggiamento sporco, problema dell’avvolgimento	Cuscinetti, temperatura, corrente, avvolgimento, alloggiamento
Movimento a scatti dell’asse	Encoder, resolver, cavo di retroazione, informazioni di posizione errate	Segnale di retroazione, connettori, schermatura, allarmi
Overcurrent	Danneggiamento dell’avvolgimento, resistenze eccessive o problema di controllo	Avvolgimento, meccanica, retroazione
Problemi di posizionamento	Retroazione, giochi meccanici, usura dei cuscinetti	Encoder o resolver, albero, cuscinetti e meccanica dell’asse

Assistenza, revisione o sostituzione del BAUMÜLLER DS56-A – cosa scegliere?

Assistenza, revisione o sostituzione del BAUMÜLLER DS56-A – cosa scegliere?

Una rapida manutenzione dei servomotori Baumuller è particolarmente indicata quando il dispositivo continua a funzionare correttamente, ma si avvicina un arresto programmato oppure sono comparse le prime deviazioni dai normali parametri operativi.

L’ispezione può quindi concentrarsi sul controllo meccanico, sulle misurazioni elettriche, sulla verifica del sistema di retroazione, sulla pulizia e sulla valutazione delle tenute. Se le misurazioni non indicano un danneggiamento progressivo, il motore può essere rimesso in servizio senza eseguire una revisione completa.

Non esiste un unico intervallo di tempo universale adatto a ogni DS56-A. La frequenza dei controlli dovrebbe essere adattata al numero di ore di funzionamento, al carico dell’asse, alla temperatura, al numero di cicli, alla contaminazione dell’ambiente e ai risultati delle misurazioni precedenti.

Quando è necessaria la riparazione o la revisione del BAUMÜLLER DS56-A?

La revisione del Baumuller DS56-A è indicata quando la diagnostica evidenzia un’usura o un danno specifico, ma i principali componenti strutturali possono ancora essere ripristinati alle condizioni corrette.

A seconda dei risultati dell’ispezione visiva e delle misurazioni, gli interventi possono comprendere:

• sostituzione dei cuscinetti usurati,
• riparazione dei componenti meccanici,
• eliminazione dei problemi dell’albero o del fissaggio,
• riparazione o sostituzione del sistema di retroazione,
• riparazione dei connettori e dei cavi,
• sostituzione delle tenute usurate,
• riparazione o rifacimento dell’avvolgimento, se tecnicamente giustificato,
• misurazioni finali e test funzionale.

La riparazione dei servomotori Baumuller dovrebbe concludersi con la verifica del dispositivo come sistema elettromeccanico completo. La sostituzione di un singolo componente non garantisce che la causa originaria del guasto sia stata eliminata.

Quando considerare l’acquisto di un ricambio o la modernizzazione dell’azionamento?

La riparazione non è sempre la soluzione migliore. In caso di gravi danni meccanici, danni estesi all’avvolgimento, impossibilità di ripristinare il sistema di retroazione o rapporto sfavorevole tra costo della riparazione e valore del dispositivo, è opportuno verificare parallelamente la possibilità di utilizzare un componente sostitutivo.

Nelle macchine più datate, tuttavia, l’acquisto di un servomotore apparentemente simile senza una verifica accurata può creare un ulteriore problema. La compatibilità delle dimensioni della flangia o della potenza non significa ancora piena compatibilità dell’azionamento.

Cosa deve essere compatibile nella scelta di un sostituto del DS56-A?

Prima di acquistare un sostituto è necessario confrontare, tra l’altro:

• la coppia nominale e la coppia massima richiesta,
• la velocità nominale e massima,
• i parametri elettrici,
• il tipo di sistema di retroazione,
• la compatibilità dei segnali con il servoamplificatore,
• il tipo di connettori e la piedinatura,
• le dimensioni della flangia,
• il diametro e la lunghezza dell’albero,
• il tipo di chiavetta,
• l’inerzia del rotore,
• la presenza o l’assenza del freno,
• le condizioni di raffreddamento,
• il metodo di montaggio e il grado di protezione richiesto.

Se non è disponibile una variante identica, una soluzione può essere la modernizzazione dell’azionamento, ma dovrebbe comprendere l’analisi non solo del motore, bensì anche del servoamplificatore associato, del controllo, della retroazione e della meccanica della macchina.

Nel caso di un dispositivo per il quale un’ulteriore riparazione non sia economicamente giustificata, è inoltre possibile chiedere informazioni sulla possibilità di vendita del servomotore danneggiato, fornitura di un dispositivo sostitutivo o modernizzazione completa dell’asse.

Manutenzione predittiva e preventiva dei servomotori

La manutenzione preventiva dei servomotori consiste nell’esecuzione di controlli programmati prima che si verifichi un guasto. Un valore ancora maggiore per la manutenzione industriale è offerto dalla manutenzione predittiva, nella quale vengono analizzate le variazioni dei parametri nel tempo.

Nel caso di un asse servo possono essere utili gli andamenti di:

• vibrazioni,
• temperatura del motore,
• corrente durante un ciclo ripetitivo,
• velocità,
• errore di posizione,
• numero di allarmi e sovraccarichi,
• tempo necessario per eseguire un determinato movimento.

Se lo stesso ciclo di produzione inizia a richiedere più corrente oppure il livello delle vibrazioni aumenta gradualmente, questo può rappresentare un segnale precoce di un problema rispetto al completo arresto dell’asse. Tali dati consentono di pianificare il servizio di manutenzione Baumuller durante un fermo tecnologico invece di attendere un guasto nel pieno della produzione.

Come preparare il BAUMÜLLER DS56-A per la spedizione al centro assistenza?

Per accelerare la diagnostica, prima dello smontaggio è opportuno documentare il funzionamento dell’azionamento e conservare le informazioni che, dopo la rimozione del motore dalla macchina, potrebbero essere difficili da ricostruire.

È utile allegare al dispositivo o alla richiesta di assistenza:

• la designazione completa riportata sulla targhetta,
• una foto leggibile della targhetta,
• foto dei connettori e dell’albero,
• informazioni sul servoamplificatore utilizzato,
• codici di allarme,
• descrizione del momento in cui si verifica il problema,
• informazioni sull’eventuale presenza di rumori, vibrazioni o surriscaldamento del motore,
• informazioni sull’eventuale comparsa del problema a motore freddo, dopo il riscaldamento o solo sotto carico,
• cronologia delle riparazioni precedenti, se disponibile.

Il motore deve essere adeguatamente protetto durante il trasporto, in particolare contro gli urti sull’albero e sui connettori. Se il guasto può essere correlato al sistema di retroazione, può essere utile fornire anche il cavo dell’encoder oppure descrivere con precisione la configurazione dell’asse.

Come ridurre i tempi di diagnostica e limitare i costi di fermo?

Per la manutenzione industriale, la riparazione del servomotore non è sempre l’elemento più costoso. Un impatto molto maggiore può derivare dall’arresto della linea, dall’impossibilità di continuare la produzione e dall’attesa necessaria per identificare la variante corretta del dispositivo.

Per questo motivo, alla comparsa dei primi sintomi è opportuno svolgere parallelamente le seguenti attività:

• salvare i dati del servoazionamento,
• annotare le designazioni complete del motore,
• documentare i sintomi,
• verificare la possibilità di diagnostica e revisione,
• verificare la disponibilità di componenti o di un dispositivo sostitutivo,
• valutare la possibilità di modernizzazione se un modello identico è difficile da reperire.

Una corretta manutenzione e riparazione dei motori elettrici dovrebbe comprendere l’intero sistema: meccanica, cuscinetti, avvolgimento, retroazione e condizioni di funzionamento con il servoazionamento. Nel caso del BAUMÜLLER DS56-A, questo approccio fornisce molte più informazioni rispetto alla sostituzione dei componenti esclusivamente sulla base del primo sintomo visibile e contribuisce a ridurre il rischio di un nuovo fermo macchina non programmato.

Hai bisogno di diagnostica, assistenza o revisione di un BAUMÜLLER DS56-A? Invia la designazione del servomotore, una foto della targhetta, informazioni sul servoazionamento associato e una descrizione dei sintomi. Sulla base di questi dati è possibile verificare il possibile ambito della riparazione, la disponibilità di componenti o di un dispositivo sostitutivo e un’opzione di modernizzazione qualora l’ulteriore utilizzo dell’unità attuale non risultasse economicamente conveniente. —> Richiedi la riparazione

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