Uma falha inesperada do servomotor leva a paragens de produção, maquinaria danificada e reparações dispendiosas. A compreensão das causas de raiz ajuda a evitar avarias e a prolongar a vida útil do motor. Eis o que deve ser tido em conta.
As avarias dos servomotores são frequentemente causadas por problemas que podem ser evitados, tais como contaminação, sobreaquecimento, danos nos cabos e desgaste dos rolamentos. A identificação precoce destes problemas pode reduzir o tempo de inatividade, os custos de reparação e a perda de desempenho.
Explore estes 12 pontos críticos de falha para proteger o seu sistema.
Contaminação
A contaminação é uma das causas mais comuns e subestimadas de servo motor falha. Refere-se à intrusão de substâncias estranhas - tais como pó, óleo, líquido de refrigeração, aparas de metal ou humidade - na caixa do motor.
Quando os contaminantes penetram nos vedantes do motor:
As chumaceiras perdem a lubrificação e desgastam-se mais rapidamente.
A resistência de isolamento dos enrolamentos diminui, aumentando o risco de curto-circuitos.
Os codificadores ficam sujos, provocando erros de feedback ou falhas de comunicação.
Este tipo de danos é especialmente comum em ambientes com má vedação ou onde o motor funciona perto de pulverização de líquido de refrigeração CNC ou de sistemas de ar não filtrado. Mesmo os servomotores de alta qualidade são vulneráveis à entrada de ar se as classificações IP forem ignoradas durante a configuração.
As medidas preventivas incluem a utilização de motores selados, com classificação IP, bucins adequados e inspeção regular da integridade da caixa.
Falha do rolamento
Os rolamentos são essenciais para o movimento suave do rotor e, quando falham, todo o servomotor é afetado. A falha dos rolamentos é normalmente causada por:
Desalinhamento
Sobrecarga
Contaminação
Lubrificação insuficiente ou incorrecta
À medida que os rolamentos se degradam, os sintomas incluem aumento da vibração, sobreaquecimento, ruído e comportamento errático do motor. Com o passar do tempo, os rolamentos avariados podem causar oscilação do eixo, danos no codificador e colisões internas entre o rotor e o estator.
Em aplicações de alta velocidade, mesmo as imperfeições microscópicas podem acelerar o desgaste dos rolamentos. A análise de vibrações e a monitorização térmica são ferramentas de manutenção preditiva eficazes para detetar precocemente os problemas dos rolamentos.
Utilize rolamentos blindados de alta qualidade e siga o plano de lubrificação do fabricante do motor para reduzir este risco de falha.
Falha do travão
Alguns servo-motores estão equipados com travões electromagnéticos incorporados para manter a posição durante as condições de corte de energia. Com o tempo, estes travões podem falhar devido a:
Carga mecânica excessiva
Queimadura da bobina
Fadiga da mola
Contaminação por poeira ou óleo
A falha do travão pode causar desvios, queda de cargas ou incapacidade de parar na posição desejada. Isto é particularmente crítico em aplicações de eixo vertical, como mesas elevatórias ou braços robóticos.
A seleção adequada do travão para os requisitos de binário, os ajustes de rotina da folga do travão e a garantia de que as especificações de tensão são cumpridas minimizam este problema. Em ambientes com partículas ou névoa de óleo, certifique-se de que os travões estão fechados ou protegidos.
Enrolamentos maus
Os enrolamentos de um servomotor são responsáveis pela criação dos campos electromagnéticos que impulsionam o movimento. Os danos nestes enrolamentos - devido a falhas no isolamento, stress térmico ou picos eléctricos - podem resultar em:
Curto-circuitos
Falhas à terra
Perda de binário ou de resposta
A quebra do isolamento é frequentemente o resultado de sobreaquecimento, picos de tensão ou contaminação. Uma vez comprometidos, os enrolamentos podem formar um arco interno, criando uma falha catastrófica.
A prevenção desta situação implica uma proteção adequada contra sobrecargas, a utilização de cabos com classificação VFD e o funcionamento dos motores dentro dos limites térmicos e de tensão especificados. Os testes de resistência e de resistência de isolamento durante as verificações de manutenção podem ajudar a detetar precocemente a deterioração do enrolamento.
Falha do cabo
Os cabos transportam os sinais de alimentação e de retorno entre o servoaccionamento e o motor. As falhas podem ocorrer devido a:
Cabos comprimidos ou dobrados
Conectores soltos
EMI (interferência electromagnética)
Avaria da blindagem
Desgaste do isolamento
A falha do cabo pode causar erros de posição, perda de sinal ou mesmo a paragem total do motor. Em aplicações que envolvem flexão ou movimento frequente, uma passagem incorrecta dos cabos ou tipos de cabos de baixa qualidade podem reduzir significativamente a fiabilidade do sistema.
Utilize cabos classificados para flexão contínua (por exemplo, classificação de cadeia de arrasto), mantenha sempre uma ligação à terra e blindagem adequadas e inspeccione regularmente os conectores quanto a folgas ou corrosão.
Sobreaquecimento
O sobreaquecimento é uma das principais causas de servo motor falha. As causas incluem:
Carga excessiva
Má ventilação
Ventoinhas de arrefecimento obstruídas
Temperatura ambiente que excede os limites de projeto
O calor degrada o isolamento, reduz a vida útil da lubrificação e altera as propriedades magnéticas. Pode também levar à expansão térmica, resultando em desalinhamento interno ou fricção.
Para evitar o sobreaquecimento:
Monitorizar a temperatura através de sensores incorporados ou sensores térmicos externos.
Assegurar que o fluxo de ar não é restringido nos painéis fechados.
Utilizar arrefecimento por ar forçado ou líquido para sistemas de elevada exigência.
As definições da unidade, como o arranque/paragem suave, também podem ajudar a reduzir os picos térmicos súbitos.
Desmagnetização de ímanes permanentes
Os servo-motores dependem de ímanes permanentes para um controlo preciso. Estes ímanes podem enfraquecer ou ficar desmagnetizados devido a:
Sobreaquecimento prolongado
Sobretensões eléctricas
Choque físico
Exposição a fortes campos magnéticos externos
A desmagnetização reduz a saída de binário e a precisão do sistema e, em casos graves, o motor pode não arrancar ou manter a posição.
Manter os limites térmicos e evitar curtos-circuitos é fundamental para preservar a integridade do íman. Quando os ímanes são desmagnetizados, a substituição do rotor é normalmente a única solução, o que faz deste um dos tipos de avaria mais dispendiosos.
Descarga eletrostática (ESD)
A descarga eletrostática pode danificar componentes delicados do motor, como codificadores, sensores internos e conjuntos de PCB. A ESD ocorre quando a carga acumulada - frequentemente proveniente do manuseamento humano, ferramentas ou equipamento não ligado à terra nas proximidades - é subitamente transferida para o circuito do motor.
Isto é especialmente perigoso durante a instalação, manutenção ou transporte do motor.
As melhores práticas incluem:
Ligação à terra do pessoal e das ferramentas antes do manuseamento
Utilização de embalagens e tapetes anti-estáticos
Assegurar que a caixa do motor e a blindagem do cabo estão corretamente ligadas
As falhas relacionadas com ESD são frequentemente difíceis de diagnosticar após o dano, tornando a prevenção crítica.
Vibração
A vibração excessiva ou prolongada pode degradar os rolamentos, desapertar os fixadores e desalinhar os componentes internos. A vibração é tanto um sintoma como uma causa de servo motor falha.
Fontes de vibração comuns:
Cargas desequilibradas
Acoplamentos desalinhados
Rolamentos desgastados
Fixação solta
Os sintomas incluem movimentos erráticos, erros do codificador e ruído mecânico. Se não for controlada, a vibração pode também provocar fissuras por fadiga na caixa ou a quebra de componentes frágeis, como sensores Hall ou mecanismos de travagem.
As verificações de rotina do alinhamento, o equilíbrio dos componentes rotativos e a utilização de amortecedores de vibrações podem prolongar a vida útil do motor.
Fadiga de componentes electrónicos
No interior de cada servomotor existe uma rede de componentes electrónicos sensíveis - PCBs, transístores de potência, processadores de feedback. Estes componentes degradam-se ao longo do tempo devido a:
Ciclo de temperatura
Sobrecorrente
Ruído elétrico
Picos de tensão
À medida que os condensadores secam ou as juntas de soldadura se desgastam, o motor pode apresentar falhas intermitentes, perda de controlo do binário ou perda total da transmissão.
A utilização de proteção contra picos de tensão, a garantia de uma ligação à terra adequada e a manutenção da temperatura ambiente dentro dos limites de conceção protegerão a longevidade eletrónica. Os servo-drives de alta qualidade também incluem auto-diagnóstico para detetar precocemente as falhas em desenvolvimento.
Falhas e defeitos mecânicos
Para além dos rolamentos e dos travões, outras falhas mecânicas podem ter impacto servo-motores:
Danos no veio devido a acoplamento incorreto ou cargas de choque
Fissuras na caixa devido à tensão de montagem
Desalinhamento ou desgaste da caixa de velocidades
Estas resultam frequentemente de más práticas de instalação, dimensionamento incorreto da carga ou impacto não planeado durante o funcionamento da máquina. Os sintomas de falha incluem ruídos anormais, vibração, calor ou incapacidade de manter uma posição exacta.
O cumprimento das especificações de binário durante a instalação, a prevenção de ajustes de martelo e a realização de inspecções mecânicas regulares ajudam a evitar estes problemas.
Perda de parâmetros ou problema de configuração
Os servomotores dependem de definições de parâmetros exactas para um funcionamento adequado - tipo de retorno, constantes do motor, valores limite, resolução do codificador, etc. Perda destes parâmetros devido a:
Falha de energia
Consumo de bateria (em accionamentos com codificadores)
Configuração incorrecta
Erros de firmware
-pode tornar o sistema inoperacional ou causar um comportamento imprevisível.
Para atenuar esta situação:
Parâmetros de salvaguarda após a primeira colocação em funcionamento
Utilizar unidades com memória não volátil
Documentar claramente os procedimentos de configuração
Em alguns casos, o simples recarregamento do perfil correto pode restaurar o funcionamento normal - assumindo que não ocorreram danos físicos.
Resumo
Compreender e prevenir as avarias do servomotor garante um funcionamento mais suave, uma vida útil mais longa do equipamento e menos paragens inesperadas.Para mais informações, contactar [email protected]
