Riparazione del servomotore Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5. Sintomi di guasto, diagnostica e rigenerazione

La riparazione del Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 dovrebbe iniziare individuando se la causa del problema si trova nella parte meccanica del servomotore, nell’avvolgimento, nel freno, nell’encoder, nella connessione Drive-CLiQ o in un elemento dell’impianto di azionamento della macchina. Rumori, vibrazioni, aumento della temperatura, problemi di posizionamento e impossibilità di avviare l’asse non significano automaticamente che sia necessario sostituire l’intero motore. Una diagnostica corretta consente di determinare l’entità del danno e decidere se sia più opportuno effettuare una riparazione, una rigenerazione completa o utilizzare un componente sostitutivo.

Il Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 appartiene alla famiglia dei servomotori sincroni SIMOTICS S-1FK7 High Dynamic utilizzati negli assi dinamici delle macchine. A causa dell’interazione tra parte meccanica, sistema di retroazione, freno ed elettronica dell’azionamento, anche sintomi simili possono avere cause differenti. Per questo motivo, prima di sostituire il servomotore, è consigliabile eseguire una diagnostica dell’intero sistema.

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Sintomi di guasto del Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 e diagnostica del servomotore

Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 – principali dati tecnici

Il modello 1FK7061-7AF71-1KH5 è un servomotore sincrono a magneti permanenti della famiglia SIMOTICS S-1FK7 High Dynamic. La sua struttura è progettata per applicazioni che richiedono una risposta rapida dell’asse e un controllo preciso del movimento.

Parametro	Valore
Tipo di motore	servomotore sincrono a magneti permanenti
Famiglia	SIMOTICS S-1FK7 High Dynamic
Velocità nominale	3000 giri/min
Potenza	1,7 kW
Coppia nominale	5,4 Nm
Coppia statica	6,4 Nm
Corrente nominale	5,3 A
Coppia massima	17,3 Nm
Velocità meccanica massima	6000 giri/min
Raffreddamento	naturale
Esecuzione meccanica	IM B5
Freno	24 V DC ±10%, circa 0,8 A, coppia di mantenimento 13 Nm
Retroazione	encoder assoluto, interfaccia Drive-CLiQ
Grado di protezione	IP65, lato flangia IP67
Sensore di temperatura	KTY84 nell’avvolgimento dello statore
Resistenza dell’avvolgimento a 20°C	0,74 Ω

La misurazione della corrente, della resistenza degli avvolgimenti, del comportamento del freno o della temperatura del motore deve essere interpretata in relazione alla struttura della specifica variante e non soltanto sulla base dei dati generali della serie 1FK7.

Quali sintomi indicano un guasto del Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5?

Un guasto del servomotore non provoca sempre l’arresto immediato dell’asse. Alcuni problemi si sviluppano gradualmente e inizialmente causano un peggioramento dei parametri di funzionamento della macchina. Il reparto manutenzione dovrebbe prestare particolare attenzione ai cambiamenti nel comportamento dell’asse rispetto al funzionamento precedente.

• Rumore durante la rotazione – può indicare usura dei cuscinetti o un problema meccanico.
• Vibrazioni aumentate – richiedono il controllo di cuscinetti, albero, fissaggio ed elementi della trasmissione.
• Surriscaldamento eccessivo – può essere legato a sovraccarico, avvolgimento, freno, cuscinetti o problemi del sistema di controllo.
• Funzionamento irregolare dell’asse – può derivare da problemi meccanici o da una retroazione non corretta.
• Problemi di posizionamento – richiedono il controllo dell’encoder, del Drive-CLiQ, delle connessioni di segnale e della parte meccanica dell’asse.
• Errori di retroazione – possono indicare un guasto dell’encoder, del cavo o dei connettori.
• Aumento dell’assorbimento di corrente – può essere causato da maggiori resistenze meccaniche o da un problema elettrico.
• Il freno non si rilascia – può impedire l’avvio dell’asse o causare un forte surriscaldamento.
• Impossibilità di avviare l’asse – richiede la diagnostica sia del servomotore sia del servoazionamento collegato e dell’impianto.

Se il Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 inizia a funzionare più rumorosamente, perde la stabilità di posizione o compaiono errori ripetuti dell’asse, continuare a utilizzarlo senza diagnostica può aumentare l’entità della successiva riparazione.

Quali sono le cause più frequenti di guasto di un servomotore Siemens 1FK7?

Sintomo	Possibile causa	Cosa controllare
Rumore e vibrazioni	cuscinetti, albero, elemento meccanico dell’asse	gioco, resistenza alla rotazione, eccentricità dell’albero, stato dei cuscinetti
Errori di posizione	encoder o Drive-CLiQ	retroazione, cavi, connettori, stabilità della lettura
Il motore non si avvia	freno, encoder, avvolgimento o azionamento	alimentazione del freno, avvolgimenti, retroazione, allarmi del servoazionamento
Temperatura elevata	sovraccarico, resistenze meccaniche, avvolgimento, freno	corrente, cuscinetti, freno, resistenza delle fasi e isolamento
Funzionamento irregolare	retroazione o danno meccanico	encoder, albero, cuscinetti e parametri dell’asse

Usura dei cuscinetti e problemi meccanici

I cuscinetti lavorano con forti variazioni di velocità e carico. La loro usura può provocare rumore, vibrazioni, aumento delle resistenze al movimento e surriscaldamento. In uno stadio avanzato, il problema può influire anche sulla stabilità del sistema di retroazione.

La diagnostica meccanica dovrebbe comprendere il controllo della fluidità di rotazione, dei giochi, dell’eccentricità dell’albero, delle superfici di tenuta e dello stato degli elementi che interagiscono con l’albero. La sola sostituzione dei cuscinetti senza verificare gli altri componenti non sempre elimina la causa del guasto.

Guasto dell’encoder Siemens Drive-CLiQ

Nella versione Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 viene utilizzato un sistema di retroazione assoluto che opera con l’interfaccia Drive-CLiQ. Un funzionamento errato può causare problemi nell’identificazione della posizione, errori durante l’avvio, arresti dell’asse o impossibilità di eseguire il movimento.

Prima di considerare l’encoder guasto, è necessario controllare anche i cavi e i connettori di segnale. I problemi di connessione possono produrre sintomi molto simili a quelli causati da un guasto del sistema di misura stesso.

Guasto del freno del servomotore Siemens

Il freno in questa configurazione è alimentato a 24 V DC ±10%, assorbe circa 0,8 A e garantisce una coppia di mantenimento di 13 Nm. Problemi nel suo sblocco possono impedire il movimento dell’asse, aumentare l’assorbimento di corrente o causare il surriscaldamento del motore durante il tentativo di avvio.

Durante la diagnostica è necessario verificare l’alimentazione del freno, la sua risposta al comando e lo sblocco meccanico dell’albero. Ciò permette di distinguere un guasto del freno stesso da un problema dell’impianto di comando.

Avvolgimenti, isolamento, sensore di temperatura e connettori

Un altro gruppo di guasti riguarda la parte elettrica. È opportuno controllare la resistenza degli avvolgimenti e confrontare i risultati tra le fasi. Il valore di riferimento per questa versione è di circa 0,74 Ω a 20°C. Il risultato deve essere interpretato tenendo conto della temperatura dell’avvolgimento e del metodo di misura utilizzato.

Sono importanti anche il test di isolamento e il controllo del sensore di temperatura KTY84 situato nell’avvolgimento dello statore. Non bisogna trascurare lo stato dei connettori di potenza e di segnale, poiché contatti, cavi o connessioni danneggiati possono causare un funzionamento instabile dell’intero asse.

Come si svolge la diagnostica del servomotore Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5?

Una diagnostica efficace del servomotore Siemens dovrebbe comprendere la parte meccanica, elettrica e il sistema di retroazione. In questo modo è possibile individuare la causa reale del guasto invece di sostituire progressivamente i componenti per tentativi.

• Ispezione visiva dell’alloggiamento, dell’albero, dei connettori e delle superfici di tenuta.
• Controllo della fluidità di rotazione e dello stato dei cuscinetti.
• Misurazione dell’eccentricità dell’albero e controllo della meccanica.
• Misurazione della resistenza degli avvolgimenti e confronto delle fasi.
• Test dello stato dell’isolamento degli avvolgimenti.
• Controllo del sensore di temperatura.
• Controllo del freno e del relativo circuito di alimentazione.
• Diagnostica dell’encoder e della connessione Drive-CLiQ.
• Controllo dei connettori di potenza e di segnale.
• Valutazione della possibilità che il guasto abbia origine al di fuori del servomotore stesso.

È particolarmente importante distinguere i problemi del motore dai guasti del servoazionamento, dei cavi o della meccanica della macchina. La sostituzione di un servomotore funzionante non eliminerà il guasto se la causa degli errori rimane nel cavo di retroazione, nell’impianto o nel sistema azionato.

Riparazione e rigenerazione del Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 – quando riparare e quando sostituire?

Cosa può comprendere la rigenerazione di un servomotore SIMOTICS S?

L’ambito della rigenerazione del Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 deve essere determinato dalla diagnostica. Non ogni dispositivo richiede una ricostruzione completa. In alcuni casi può essere sufficiente riparare la parte meccanica, mentre in altri è necessario eliminare più guasti presenti contemporaneamente.

La rigenerazione può comprendere, tra l’altro:

• la sostituzione dei cuscinetti usurati,
• la sostituzione delle guarnizioni,
• la riparazione o sostituzione del freno,
• la riparazione del sistema encoder,
• il ripristino della funzionalità delle connessioni Drive-CLiQ,
• la riparazione degli avvolgimenti,
• la riparazione dei connettori di potenza e di segnale,
• il controllo e la correzione degli elementi meccanici,
• la nuova regolazione del sistema di retroazione, se richiesta dall’ambito dei lavori eseguiti.

Nelle riparazioni dei servomotori è particolarmente importante mantenere la corretta relazione tra la parte meccanica e il sistema di retroazione. Un montaggio errato del motore o una regolazione non corretta del sistema di misura possono causare problemi soltanto dopo il riavvio dell’asse.

Come controllare un servomotore dopo la riparazione?

La riparazione non dovrebbe concludersi con la sola sostituzione dell’elemento danneggiato. Un servomotore destinato a tornare in produzione dovrebbe essere sottoposto a test che confermino il corretto comportamento dei parametri principali.

Dopo la rigenerazione del Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 è opportuno verificare:

• il funzionamento meccanico a diverse velocità,
• il livello di vibrazioni e rumore,
• la corrente assorbita,
• la temperatura durante il funzionamento,
• il funzionamento del freno,
• la stabilità della lettura dell’encoder,
• la correttezza del posizionamento,
• il comportamento del servomotore sotto carico.

Il test dinamico è particolarmente importante, poiché alcuni problemi non si manifestano durante una misurazione statica. Solo il funzionamento con variazioni di velocità e carico consente di rilevare instabilità della retroazione, vibrazioni eccessive o un aumento anomalo della temperatura.

Riparare o sostituire il Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5?

La decisione non dovrebbe dipendere esclusivamente dal costo dell’assistenza. In uno stabilimento produttivo conta il costo complessivo necessario per ripristinare il funzionamento della macchina: disponibilità dei ricambi, durata del fermo macchina, rischio legato all’avviamento di una variante differente ed eventuali interventi connessi alla modifica della configurazione dell’azionamento.

Situazione	Soluzione da prendere in considerazione
Cuscinetti o freno danneggiati, altri componenti funzionanti	riparazione o rigenerazione
Problema con encoder o Drive-CLiQ	diagnostica e riparazione del sistema di retroazione
Danneggiamento degli avvolgimenti	valutazione della convenienza della rigenerazione elettrica
Danno meccanico esteso	confronto tra il costo della rigenerazione e un dispositivo sostitutivo
Nessun ricambio adeguato disponibile nel magazzino dello stabilimento	riparazione del dispositivo posseduto o ricerca di una versione rigenerata
Modernizzazione della macchina	analisi della compatibilità di una soluzione di azionamento più recente

Quando si sostituisce un servomotore, non è sufficiente confrontare soltanto la potenza di 1,7 kW o la velocità di 3000 giri/min. Sono importanti anche la coppia, la geometria di montaggio, l’albero, il freno, la retroazione, i connettori e la compatibilità con il servoazionamento utilizzato e con la configurazione dell’asse.

Pertanto, se il modello esatto non è disponibile, una soluzione più sicura consiste nel selezionare un sostituto sulla base del numero completo del dispositivo e dei parametri dell’applicazione, anziché basarsi soltanto su alcuni dati fondamentali della targhetta identificativa.

Come ridurre il costo del fermo macchina dopo un guasto del servomotore?

Per il reparto manutenzione, il costo di una singola riparazione è spesso meno importante del tempo durante il quale la macchina non produce. Per questo, dopo un guasto del servomotore, è opportuno avviare parallelamente diverse attività: la diagnostica del dispositivo guasto, la verifica della disponibilità di un ricambio e la valutazione della possibilità di utilizzare un dispositivo rigenerato.

Se il servomotore esatto è presente nel magazzino dello stabilimento come ricambio, l’unità guasta può essere rigenerata dopo la sostituzione per ricostituire la scorta di emergenza. Negli stabilimenti che utilizzano diversi assi simili, questa è spesso una soluzione efficace per ridurre il rischio di ulteriori fermi macchina.

È inoltre opportuno analizzare la causa primaria del guasto. Se vengono installati nuovi cuscinetti, un encoder o un freno senza eliminare il problema nella meccanica della macchina, nel raffreddamento, nei cavi o nei parametri di funzionamento dell’asse, il guasto può ripresentarsi.

Come preparare il Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5 per la spedizione al centro assistenza?

È consigliabile allegare al dispositivo informazioni che possono abbreviare i tempi della diagnostica:

• numero completo Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5,
• foto della targhetta identificativa,
• codice o testo dell’allarme del servoazionamento,
• descrizione del comportamento dell’asse prima del guasto,
• informazione se il problema compare dopo il riscaldamento,
• informazioni sulle precedenti riparazioni,
• descrizione di rumori insoliti, vibrazioni o problemi del freno.

Il servomotore deve inoltre essere protetto dagli urti durante il trasporto, in particolare sul lato dell’albero, dei connettori e degli elementi del sistema di retroazione.

Assistenza, rigenerazione, modernizzazione e acquisto di dispositivi Siemens presso RGB Elektronika

RGB Elektronika si occupa di dispositivi di automazione ed elettronica industriale utilizzati dai reparti manutenzione, produzione e assistenza. A seconda dello stato del dispositivo, è possibile effettuare diagnostica, riparazione o rigenerazione e, in caso di modifica della configurazione della macchina, anche analizzare una soluzione sostitutiva o una modernizzazione.

È inoltre possibile valutare la vendita di componenti di automazione inutilizzati o danneggiati. I dispositivi rimossi dalle macchine dopo una modernizzazione possono ancora avere valore come ricambi, dispositivi da rigenerare o fonte di componenti per l’assistenza.

Devi riparare un Siemens 1FK7061-7AF71-1KH5? Invia a RGB Elektronika una foto della targhetta identificativa, il codice di allarme e una breve descrizione del comportamento dell’asse. Sulla base di queste informazioni è possibile effettuare una prima valutazione del problema e, dopo la diagnostica del dispositivo, scegliere una riparazione, una rigenerazione o una soluzione sostitutiva adeguata alla situazione produttiva. –> Richiedi la riparazione

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