Rigenerazione del servomotore Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA: diagnostica e riparazione

Rigenerazione del servomotore Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA deve comprendere molto più della semplice sostituzione dei cuscinetti o dell’elemento che causa direttamente il sintomo del guasto. In questo modello sono importanti sia i componenti meccanici sia l’encoder assoluto Hiperface DSL, il freno 24 V DC, il connettore SpeedTec e il sistema Kinetix 2090 Single Cable. Solo una diagnostica completa consente di stabilire se l’arresto dell’asse dipende dal servomotore stesso, dal feedback, dal freno, dal cablaggio o da un sovraccarico meccanico.

L’Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA viene utilizzato in sistemi che richiedono un posizionamento preciso e un funzionamento dinamico dell’asse. Una riparazione eseguita in modo non corretto può quindi causare problemi anche quando, dopo la rigenerazione, il servomotore ruota correttamente dal punto di vista meccanico. Sono particolarmente importanti la corretta gestione dell’encoder assoluto e il ripristino della corretta relazione tra la posizione del rotore e il segnale di feedback.

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Rigenerazione Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA – quando il servomotore richiede assistenza?

Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA – cosa sapere prima della diagnostica

Il VPL-B1153F-PK14AA appartiene alla famiglia Allen-Bradley Kinetix VPL Low Inertia. Si tratta di servomotori AC sincroni brushless a magneti permanenti, progettati per offrire una bassa inerzia del rotore e un funzionamento dinamico dell’asse.

La sigla completa della versione fornisce molte informazioni utili durante l’assistenza. Nella documentazione attuale del produttore, la classe di tensione B è definita come 400 V-class. Il modello dispone di una flangia con diametro della circonferenza dei fori di 115 mm, tre pacchi magnetici, feedback di tipo P, albero liscio senza chiavetta, un singolo connettore angolare SpeedTec DIN e freno di stazionamento 24 V DC. La struttura è progettata, tra l’altro, per funzionare con i sistemi Kinetix 5500, Kinetix 5700 e ArmorKinetix DSD.

Parametro	Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA
Famiglia	Kinetix VPL Low Inertia
Coppia continua ad albero fermo	6,55 Nm
Coppia di picco	20,33 Nm
Potenza nominale	circa 2,30 kW
Inerzia del rotore	0,00038 kg·m²
Feedback	encoder assoluto multigiro Hiperface DSL a 18 bit
Albero	liscio, senza chiavetta, nominalmente 19 mm
Freno	24 V DC
Connettore	SpeedTec DIN

Nei dati disponibili si possono incontrare valori di velocità differenti. Per il VPL-B1153F, la documentazione dei parametri della versione 400 V-class indica una velocità nominale e massima di 5000 giri/min. Allo stesso tempo, il simbolo « F » compare nella gerarchia di velocità 4500 giri/min, utilizzata dal produttore anche per il confronto e il dimensionamento dell’azionamento. Per questo motivo, i valori riportati nelle descrizioni commerciali non devono sostituire le informazioni della targhetta e della documentazione relativa alla specifica versione.

Quali sintomi indicano un guasto del servomotore Allen Bradley VPL?

Un guasto del servomotore non provoca sempre il completo arresto dell’asse. Alcuni difetti si sviluppano gradualmente e i primi sintomi possono comparire solo a una determinata velocità, temperatura o carico.

Un display danneggiato richiede sempre la sostituzione completa del FlexPendant?

No. Se gli altri circuiti del dispositivo sono funzionanti, può essere possibile riparare il display ABB FlexPendant o sostituire l’elemento danneggiato anziché l’intero Teach Pendant. La decisione finale deve tuttavia basarsi sulla diagnostica, perché sintomi simili possono essere causati da collegamenti difettosi, elettronica di controllo o alimentazione instabile. Tra i sintomi che dovrebbero indurre il reparto manutenzione a effettuare una diagnostica più approfondita rientrano:

• errori relativi al feedback o al posizionamento,
• perdita della posizione dell’asse o difficoltà di avviamento,
• funzionamento instabile del motore,
• difficoltà a raggiungere la velocità impostata,
• surriscaldamento eccessivo del servomotore,
• aumento dell’assorbimento di corrente,
• resistenza chiaramente maggiore durante la rotazione dell’albero,
• rumore o vibrazioni provenienti dai cuscinetti,
• funzionamento anomalo del freno,
• giochi meccanici o peggioramento della precisione di posizionamento,
• guasti che compaiono periodicamente durante il funzionamento della macchina.

In presenza di problemi di feedback, non bisogna presumere automaticamente un guasto dell’encoder. Nel VPL-B1153F-PK14AA i segnali relativi all’alimentazione, al feedback e al freno vengono gestiti nell’ambito della soluzione Single Cable. Problemi al connettore, al cavo o ai contatti possono quindi generare sintomi simili a quelli di un guasto del sistema di misura stesso.

Hai un Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA che perde la posizione, si surriscalda o segnala problemi di feedback? Anziché sostituire componenti uno dopo l’altro senza aver confermato la causa, è preferibile sottoporre il servomotore a una diagnostica completa. Alla richiesta è consigliabile allegare una foto della targhetta, informazioni sull’azionamento associato e una descrizione del momento in cui compare il problema.

Quali sono le cause più frequenti dei problemi dell’Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA?

Nel servomotore funzionano contemporaneamente diversi sottosistemi, quindi uno stesso sintomo può avere più cause possibili. Una buona diagnostica deve distinguere i problemi meccanici, elettrici e quelli legati al feedback.

Cuscinetti, albero e sovraccarico meccanico

I cuscinetti rappresentano uno dei principali punti di controllo. Cuscinetti usurati possono causare rumore, vibrazioni, aumento della resistenza al movimento, surriscaldamento e peggioramento della precisione dell’asse. La sola sostituzione dei cuscinetti non dovrebbe tuttavia concludere la diagnostica. Occorre stabilire perché si siano usurati prematuramente.

Il VPL-B1153F dispone di un albero liscio con diametro nominale di 19 mm; durante l’ispezione è quindi particolarmente importante la superficie a contatto con il giunto. Tracce di slittamento, serraggio non corretto o danneggiamento della superficie possono indicare problemi esterni al servomotore stesso.

Il runout ammesso dell’albero T.I.R. per questa struttura è di 0,04 mm, mentre l’eccentricità massima della flangia e il runout della superficie frontale sono di 0,078 mm. Il controllo di questi valori è particolarmente importante dopo un sovraccarico, una collisione meccanica o un funzionamento prolungato con carico disallineato.

È importante anche il modo in cui vengono caricati i cuscinetti. Il produttore riferisce i carichi ammessi a una vita a fatica L10 di 20 000 ore. Per il VPL-B1153F con freno, il carico radiale ammesso diminuisce con l’aumentare della velocità – ad esempio da circa 91,6 kgf a 1000 giri/min a circa 53,6 kgf a 5000 giri/min. È un’informazione importante nell’analisi di guasti di motori che lavorano con cinghie, giunti pesanti o sistemi meccanici non correttamente allineati.

Encoder Hiperface DSL, cavo e connettore SpeedTec

La lettera « P » nella sigla VPL-B1153F-PK14AA indica l’impiego di un encoder assoluto multigiro a 18 bit che utilizza il protocollo Hiperface DSL. La risoluzione del sistema è di 262 144 posizioni per giro e l’informazione assoluta può essere mantenuta fino a 4096 giri senza l’uso di una batteria.

In caso di errori di feedback, problemi di avviamento dell’asse o perdita di posizione, è necessario controllare l’intera catena del segnale. Oltre all’encoder, vanno verificati il connettore SpeedTec, i contatti, il cavo e la continuità dei collegamenti. Ciò è particolarmente importante perché il servomotore utilizza la tecnologia Kinetix 2090 Single Cable.

Il produttore indica che la tecnologia Single Cable non prevede la realizzazione autonoma dei cavi né l’utilizzo di cavi di altri produttori. Dal punto di vista diagnostico, ciò significa che prima di smontare l’encoder è opportuno escludere problemi legati al cablaggio corretto.

Freno 24 V DC qui ne se libère pas correctement

La cifra « 4 » nel codice catalogo indica un freno elettromagnetico 24 V DC. Per il motore VPL-A/B1153 il produttore indica una coppia di tenuta di 6,55 Nm e una corrente della bobina di circa 0,621–0,759 A a 24 V DC. Il tempo indicativo di rilascio è di circa 90 ms, mentre il tempo di inserzione è di circa 95 ms.

Il controllo del freno non deve limitarsi alla misura della continuità della bobina. È necessario verificare che, dopo l’applicazione della tensione, il freno si sblocchi effettivamente del tutto e non provochi attrito aggiuntivo. Un freno parzialmente inserito può causare surriscaldamento, maggiore assorbimento di corrente, difficoltà nel raggiungere la velocità impostata e aumento della resistenza dell’albero.

Va inoltre ricordato che si tratta di un freno di stazionamento. Non deve essere considerato come l’elemento principale destinato alla frenatura dinamica regolare dell’asse.

Olio, refrigerante e contaminanti all’interno del motore

Nell’analisi di cuscinetti danneggiati o dell’interno del servomotore occorre considerare anche le condizioni operative. Un motore VPL standard senza guarnizione aggiuntiva dell’albero ha un grado di protezione minimo IP50. Il grado IP66 si ottiene con una guarnizione dell’albero adeguata e il corretto cablaggio originale.

La presenza di refrigerante, olio, polvere o altri contaminanti all’interno del servomotore può quindi indicare non solo un problema del dispositivo stesso, ma anche condizioni ambientali sfavorevoli o una protezione insufficiente del luogo di installazione. Se non viene eliminata la causa dell’ingresso dei contaminanti, la sola rigenerazione potrebbe non impedire un nuovo guasto.

Rigenerazione o sostituzione del servomotore Allen Bradley?

In caso di guasto critico di un asse, il reparto manutenzione deve spesso decidere rapidamente se riparare il servomotore esistente o cercarne un altro. Non esiste una risposta unica valida per ogni guasto.

La rigenerazione dell’Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA è particolarmente giustificata quando è possibile ripristinare i suoi parametri meccanici ed elettrici e un feedback corretto. La decisione deve basarsi sulla diagnostica dell’albero, dei cuscinetti, degli avvolgimenti, dell’isolamento, del freno, dell’encoder e dei collegamenti.

L’acquisto di un altro servomotore può essere preso in considerazione se il danno è molto esteso, se la riparazione non consente di ripristinare i parametri richiesti oppure se è disponibile un esemplare corretto il cui impiego risulta più vantaggioso in termini di rischio e tempi di fermo.

In caso di acquisto è particolarmente importante confrontare con precisione il codice catalogo completo. La sola corrispondenza della famiglia VPL o della taglia meccanica non significa ancora che encoder, albero, freno, connettore e gli altri elementi di configurazione siano compatibili.

Diagnostica e riparazione Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA passo dopo passo

Da dove iniziare la diagnostica di un servomotore Allen Bradley?

Una diagnostica professionale dell’Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA dovrebbe iniziare ancora prima dello smontaggio del dispositivo. Le informazioni sulle circostanze in cui si verifica il guasto spesso facilitano notevolmente la successiva identificazione della causa.

Tra le informazioni utili per l’assistenza rientrano:

• il codice catalogo completo riportato sulla targhetta,
• la sigla del servoazionamento Kinetix associato,
• la descrizione del sintomo osservato sulla macchina,
• l’indicazione se il problema compare in modo continuo o intermittente,
• la velocità e il carico ai quali si verifica il guasto,
• le informazioni su eventuali riparazioni precedenti o collisioni meccaniche,
• le informazioni sulla presenza di olio, refrigerante o altri contaminanti,
• la cronologia dei messaggi o degli allarmi visibili nel sistema di controllo.

Dopo la ricezione del dispositivo è opportuno controllarne lo stato esterno, l’albero, la flangia, i connettori ed eventuali tracce di sovraccarico, surriscaldamento o ingresso di contaminanti. Successivamente si può procedere con le misure elettriche e meccaniche.

Come diagnosticare l’encoder Hiperface DSL e i problemi di feedback?

L’encoder è uno degli elementi più critici di questo servomotore. Un errore di feedback non dovrebbe tuttavia portare direttamente alla sua sostituzione. Occorre prima stabilire se il segnale non sia disturbato o interrotto dal connettore o dal cavo.

La diagnostica deve considerare lo stato del connettore SpeedTec, dei contatti e del cavo Kinetix 2090 corretto, nonché la stabilità delle informazioni ricevute dal feedback. Solo dopo aver escluso problemi di collegamento è possibile valutare con maggiore precisione l’encoder stesso.

Tutte le operazioni che comportano lo smontaggio richiedono particolare cautela. La struttura definisce una relazione tra l’orientamento meccanico del rotore e la posizione assoluta dell’encoder. La perdita di questa relazione può fare sì che un servomotore meccanicamente efficiente continui a non funzionare correttamente con l’azionamento dopo il rimontaggio.

Se il servomotore segnala problemi di feedback, non è opportuno iniziare sostituendo casualmente l’encoder. Una diagnostica completa può stabilire se la fonte del problema è il sistema di misura, il cavo, il connettore o un altro elemento del servomotore.

Come controllare il freno 24 V DC in un Allen Bradley VPL?

Il freno deve essere valutato sia elettricamente sia meccanicamente. Il solo controllo del circuito della bobina non consente di stabilire se il meccanismo libera completamente l’albero.

Durante la diagnostica occorre quindi verificare la reazione del freno dopo l’applicazione della tensione corretta, la resistenza al movimento dopo il rilascio, il funzionamento dopo il reinserimento e gli eventuali giochi. Se il freno rimane parzialmente inserito, il proseguimento del funzionamento dell’asse può aumentare la temperatura e il carico sugli altri componenti del servomotore.

Controllo dei cuscinetti, dell’albero e dei parametri meccanici

Una corretta rigenerazione meccanica dovrebbe comprendere la valutazione dei cuscinetti, della superficie dell’albero, del runout e dello stato degli elementi a contatto con il giunto. Si controlla la fluidità del movimento e si ricercano tracce che indichino sovraccarico, disallineamento o forze radiali e assiali eccessive.

Se i cuscinetti si sono danneggiati molto prima del previsto, è opportuno analizzare anche le condizioni di installazione del motore. La sostituzione dei cuscinetti senza eliminare la causa del sovraccarico può portare a un nuovo guasto.

Diagnostica degli avvolgimenti e dell’isolamento del servomotore

Un servomotore meccanicamente usurato può presentare contemporaneamente problemi elettrici; la riparazione non deve quindi limitarsi alla parte meccanica. Devono essere controllati anche gli avvolgimenti e lo stato dell’isolamento.

La valutazione elettrica aiuta a stabilire se l’interno del motore ha subito gli effetti di surriscaldamento, sovraccarico o ingresso di contaminanti. Solo l’insieme dei risultati delle verifiche elettriche, meccaniche e del feedback consente di definire la reale portata della rigenerazione.

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

È una delle fasi che distingue chiaramente una rigenerazione professionale del servomotore dalla semplice sostituzione di componenti meccanici. Quando si interviene sul sistema di feedback, occorre mantenere o ripristinare correttamente la relazione tra la posizione del rotore e la posizione assoluta dell’encoder.

Se questa relazione viene ripristinata in modo errato, il motore può avere cuscinetti nuovi, un albero corretto e avvolgimenti efficienti e, nonostante ciò, non funzionare correttamente come elemento di un asse servo completo. Per questo la sostituzione o lo smontaggio del sistema di feedback richiede una procedura adeguata e un successivo controllo funzionale.

Come devono essere eseguiti i test del servomotore dopo la riparazione?

La rigenerazione dovrebbe concludersi con il controllo dell’intero dispositivo. Il test elettrico dei singoli componenti non garantisce ancora che il servomotore si comporti correttamente dopo il collegamento al sistema di controllo.

Dopo la riparazione occorre verificare, tra l’altro:

• la fluidità di rotazione dell’albero,
• lo stato e il funzionamento dei cuscinetti,
• il corretto rilascio e inserimento del freno,
• la stabilità delle informazioni dell’encoder,
• il corretto funzionamento del feedback,
• il comportamento del motore durante l’aumento della velocità,
• il funzionamento con il servoazionamento appropriato,
• il comportamento del dispositivo con carico crescente.

Questo metodo di prova consente di rilevare problemi che possono rimanere invisibili durante misure statiche eseguite su un dispositivo smontato.

Dove riparare un servomotore Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA?

Nella scelta di un centro assistenza per servomotori Allen Bradley è opportuno verificare che la diagnostica comprenda non solo la sostituzione dei cuscinetti, ma anche il sistema di feedback, il freno, gli avvolgimenti, l’isolamento, l’albero, i connettori e i test funzionali finali.

Nel caso del VPL-B1153F-PK14AA sono particolarmente importanti l’esperienza con encoder assoluti Hiperface DSL e il corretto ripristino della relazione tra feedback e posizione meccanica del rotore. Senza questi aspetti, la sola rigenerazione meccanica può risultare insufficiente.

È inoltre utile che il centro assistenza fornisca informazioni sulla probabile causa del guasto. Per la manutenzione è importante, perché un cuscinetto, un albero o un freno danneggiato può essere la conseguenza di un problema esterno al motore – ad esempio disallineamento, carico eccessivo o ingresso di refrigerante.

Hai bisogno della riparazione o rigenerazione del servomotore Allen Bradley VPL-B1153F-PK14AA? Invia al centro assistenza la sigla completa del dispositivo, una foto della targhetta e una descrizione dei sintomi. Una diagnostica completa permetterà di determinare l’entità della riparazione e valutare se sia più opportuno rigenerare il servomotore esistente oppure sostituirlo. –> Affida la riparazione

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