Ремонт серводвигателей Mitsubishi: подшипники, датчик положения, обмотка, тормоз, разъёмы
Введение
Mitsubishi Electric — один из самых массовых брендов сервотехники в России. Их двигатели работают в паре с приводами семейства MR-J, про которые у нас есть отдельный материал. Упаковочные линии, токарные и фрезерные станки, конвейеры — там, где стоит японский сервопривод, чаще всего стоит именно этот.
Разберём, что в этих двигателях изнашивается и как отличить их неисправность от неисправности привода.
Как устроен такой двигатель
- Статор с обмотками, пропитанными лаком.
- Ротор с постоянными магнитами на редкоземельных сплавах.
- Два подшипника повышенного класса точности.
- Встроенный датчик положения с разъёмом на корпусе.
- Электромагнитный тормоз — опция для вертикальных осей.
- Вентилятор принудительного охлаждения — у мощных исполнений.
Характерная особенность линейки: от поколения к поколению менялся конструктив разъёмов — у ранних серий одни, у современных другие. Это важно при подборе кабелей и при замене двигателя на более новую серию: механически он может встать, а кабельное хозяйство придётся менять целиком.
Отказ первый: подшипники
Симптомы: шум при работе — гул, свист, скрежет; люфт вала; вибрация на высоких оборотах; авария привода по току при нормальной нагрузке.
Почему изнашиваются раньше срока. Помимо нагрузок и температуры есть причина, о которой редко пишут: подшипниковые токи. Частотное управление создаёт синфазное напряжение, и при плохом заземлении двигателя, неверно заделанном экране силового кабеля или отсутствии уравнивания потенциалов через подшипник течёт ток, разрушающий смазку и дорожки качения. Если подшипники в одном двигателе меняются подозрительно часто — причина, скорее всего, там, и новый уйдёт так же.
Как проверить на месте: на обесточенном приводе прокрутить вал рукой и послушать; покачать вал — любой ощутимый люфт для серводвигателя уже ненормален; после работы под нагрузкой снять температуру подшипниковых узлов пирометром. На вертикальной оси перед этим зафиксируйте механизм: при снятом возбуждении и отпущенном тормозе он пойдёт вниз.
Что делаем: разборка, выпрессовка изношенных подшипников, установка новых, замена смазки, сборка, проверка на стенде.
Про подбор: подшипники здесь повышенного класса точности, с определённым радиальным зазором и типом смазки. Аналог подбирается по всем этим параметрам, а не только по посадочным размерам — обычный подшипник того же типоразмера встанет, но добавит вибрации, которую датчик положения честно отработает.
Отказ второй: датчик положения
Симптомы: ошибки обмена с датчиком и ошибки положения; дёрганье на малых оборотах; потеря позиции при реверсе; ошибка появляется по мере прогрева.
В ранних сериях применялись оптические датчики: диск с растром и приёмо-излучающая пара. Они деградируют от попадания масла и смазочно-охлаждающей жидкости, от перегрева, от вибрации и ударов по валу. В современных сериях конструкция и разрешение изменились, но чувствительность к загрязнению и ударам осталась.
Важно: очень часто виноват не датчик. Порядок проверки всегда один — кабель обратной связи и разъёмы, затем питание датчика на разъёме привода, затем приёмная часть тракта на плате привода, и только потом сам датчик. Кабель в подвижной цепи обламывается внутри изоляции и внешне выглядит целым.
Оговорка при проверке заменой: у абсолютных датчиков хранится привязка к нулю оборудования. Переставив датчик или двигатель с другой оси, вы её потеряете, и нулевую точку придётся выставлять заново. То же относится к любой замене датчика при ремонте — заложите эту работу в план.
После любой разборки, при которой нарушалось взаимное положение датчика и вала, обязательна привязка датчика к положению полюсов ротора. Без неё двигатель дёргается, греется и уходит в защиту по току при полностью исправных обмотках.
Отказ третий: обмотка статора
Симптомы: двигатель не развивает момент; привод уходит в защиту; запах гари; несимметрия сопротивления обмоток; низкое сопротивление изоляции относительно корпуса.
Основная причина — перегрев: работа на пределе, тесный шкаф, плохая вентиляция. Добавьте к этому попадание смазочно-охлаждающей жидкости и естественное старение изоляции.
Как проверить на месте:
- Сравнить сопротивление обмоток по фазам, с поправкой на разрешающую способность прибора: у двигателей этого класса сопротивление невелико, и обычный мультиметр даёт погрешность, сопоставимую с искомой разницей.
- Измерить сопротивление изоляции мегаомметром на 500 В — только при кабеле, полностью отсоединённом от привода. Мегаомметр подаёт сотни вольт и уничтожит выходной каскад привода за одно измерение.
- Осмотреть доступные участки обмоток: потемневший лак, подтёки.
Что делаем: перемотку статора, пропитку, сушку, контроль параметров обмоток.
Ограничение, о котором нельзя забывать: ротор на постоянных магнитах, и температура сушки после пропитки ограничена допустимой для них. Превышение необратимо размагничивает ротор частично — двигатель выходит внешне исправным, но не даёт паспортного момента и греется под нагрузкой.
Отказ четвёртый: тормоз
Симптомы: вертикальная ось опускается при отключении питания; двигатель не удерживает нагрузку; посторонние звуки при срабатывании. У возрастных двигателей тормоз дополнительно закисает от грязи и влаги.
Безопасность здесь важнее методики: любые проверки тормоза на вертикальной оси выполняются только после механической фиксации узла. Отпущенный тормоз на подвешенном грузе — самая частая причина тяжёлых травм при работе с сервоприводами.
Как проверить: убедиться, что на катушку подаётся питание того номинала, который указан на шильдике и в документации; проверить удержание вала в обесточенном состоянии и отпускание при подаче питания; послушать срабатывание.
Отказ пятый: кабельные разъёмы
Симптомы: периодически пропадает связь с датчиком; ошибка появляется при движении кабель-канала; видимая коррозия на контактах.
У возрастных серий разъёмы окисляются, контакты теряют упругость, появляются трещины в пайке внутри разъёма. Это одна из самых частых и самых дешёвых в устранении причин — и одна из самых обидных, потому что до неё обычно доходят после замены датчика.
Как проверить: осмотреть контакты на коррозию и следы перегрева; проверить фиксацию разъёма и состояние кабеля в местах перегиба. Проверку реакции на шевеление кабеля выполняйте на малой подаче, в ручном режиме, находясь вне зоны движущихся частей.
Что делаем: чистку контактов, восстановление пайки, замену разъёма.
Чек-лист: виноват привод или двигатель
- Определите серию двигателя: от неё зависит и конструктив, и типовые болезни.
- Послушайте двигатель: шум и скрежет — подшипники.
- Проверьте кабель обратной связи и разъёмы — самая частая причина ошибок.
- Сравните сопротивление обмоток по фазам.
- Измерьте сопротивление изоляции мегаомметром на 500 В при отсоединённом от привода кабеле.
- Проверьте тормоз, если он есть, — после фиксации механизма.
- Остались сомнения — привозите двигатель: на стенде он проверяется отдельно от привода.
Случай из практики
Привезли серводвигатель с упаковочной линии. Симптом: ошибка обмена с датчиком положения, двигатель дёргается. Заказчик заменил кабель — не помогло. Заменил датчик на оригинальный — не помогло, ошибка вернулась через неделю. Собирался менять привод.
Разобрали двигатель: разрушился задний подшипник, продукты износа попали в узел датчика. Новый датчик, установленный в тот же узел, вышел из строя за несколько дней.
Заменили оба подшипника, вычистили узел, установили датчик, выполнили привязку и проверили на стенде. Ошибка ушла.
Мораль двойная. Первая: замена датчика без устранения причины его разрушения — это выброшенные деньги, причём дважды. Вторая: прокрутить вал рукой до всех замен стоило пять минут и ничего не стоило в деньгах.
Вместо заключения
Эти двигатели надёжны и распространены, но и у них есть ресурс: подшипники, датчик, обмотка, тормоз, разъёмы. И почти всегда отказ одного узла маскируется под неисправность другого — чаще всего под неисправность привода.
Если ваш двигатель ведёт себя странно — привозите. Диагностика бесплатна, проверяем двигатель отдельно от привода.
