Siemens SINUMERIK 840D Takip Hatası, Kontur Sapması ve Eksen Servis Ekranı

Giriş

Siemens SINUMERIK 840D, 840Di ve 810D kontrol ünitelerinde Axis/Spindle Service ekranı, eksen ve spindle arızalarının teşhisinde kullanılan temel servis ekranlarından biridir.

Bu ekranda:

• Position setpoint
• Actual position
• Following error
• Control deviation
• Contour deviation
• Servo gain
• Speed setpoint
• Actual speed
• Aktif ölçüm sistemi
• Kompanzasyon değerleri

görülebilir.

Ekranın amacı yalnızca hata göstermek değil; setpoint zinciri, actual value zinciri, encoder geri bildirimi, servo davranışı ve eksen izleme fonksiyonlarını birlikte değerlendirmektir.

Following Error Nedir?

Following error, pozisyon set değeri ile aktif ölçüm sisteminden gelen gerçek pozisyon arasındaki farktır.

Following Error = Position Setpoint - Actual Position

Birim; mm, inch veya derece olabilir.

Takip hatası eksenin dinamik davranışına bağlıdır. Sabit hızdaki takip hatası servo kazancı ve hızla ilişkilidir.

Siemens dokümanındaki örneğe göre KV = 1 ve 1 m/dk sabit ilerleme durumunda yaklaşık 1 mm takip hatası ölçülmesi beklenir. Bu yalnızca kontrol prensibini açıklayan bir örnektir ve bütün makineler için kabul sınırı değildir.

Following Error Nasıl Yorumlanır?

Takip hatası değerlendirilirken şu şartlar aynı tutulmalıdır: eksen, hareket yönü, ilerleme, ivme, feed override, parça yükü, feedforward durumu ve ölçüm sistemi.

Aynı hareket farklı şartlarda karşılaştırılırsa yanlış sonuç çıkarılabilir.

Sabit hızda yükselen takip hatası

Muhtemel nedenler:

• Servo kazancı yetersizliği
• Mekanik sürtünme
• Vidalı mil veya kızak problemi
• Motor tork yetersizliği
• Sürücü akım limiti
• Eksen yükünün artması

İvmede yükselen takip hatası

Muhtemel nedenler:

• Feedforward ayarı
• Motor ve yük ataletinin yanlış tanımlanması
• İvmenin eksen dinamiğine göre yüksek olması
• Hız kontrol çevrimi ayarları
• Filtre ve jerk ayarları

Yön değişiminde yükselen takip hatası

Muhtemel nedenler:

• Backlash
• Sürtünme
• Mekanik boşluk
• Quadrant error
• Yanlış backlash kompanzasyonu

Control Deviation ve Contour Deviation

Control deviation, pozisyon kontrolörü girişindeki set değer ile aktif ölçüm sisteminin gerçek değeri arasındaki farktır.

Contour deviation ise kontrol modeline göre hesaplanan pozisyon ile gerçek ölçüm değeri arasındaki farkı ifade eder. Yük değişikliklerinin hız kontrol döngüsüne etkisi sonucu oluşan takip hatası dalgalanmalarını değerlendirmekte kullanılır.

Contour deviation özellikle dairesel interpolasyon, yüksek hızlı kontur işleme, kalıp işleme, radius geçişleri ve eş zamanlı eksen hareketleri sırasında önemlidir.

Servo Gain Değeri

Service ekranında gösterilen servo gain değeri NC tarafından aşağıdaki ilişkiye göre hesaplanır:

Servo Gain = Velocity Setpoint / Following Error

Dokümana göre gösterilen servo gain değeri, ayarlanan machine data değeriyle her zaman birebir aynı olmayabilir.

Feedforward aktifse hesaplanan servo gain daha yüksek görünebilir. Jerk filtreleri veya dinamik eşleştirme filtreleri aktifse hesaplanan değer daha düşük görünebilir.

Bu nedenle yalnızca ekrandaki servo gain değerine bakılarak MD 32200 POSCTRL_GAIN değiştirilmemelidir.

Feedforward Kontrolü

Feedforward kontrolü, yüksek hız ve ivmelerde takip hatasını azaltmak amacıyla kullanılır.

SINUMERIK sistemlerinde temel mod seçimi:

MD 32620 FFW_MODE

Genel seçenekler:

0 = Feedforward kapalı
1 = Hız feedforward
2 = Tork feedforward

Tork feedforward yalnızca uygun donanım ve opsiyon koşullarında kullanılabilir.

Parça programından açma ve kapatma:

FFWON
FFWOF

Bu komutların çalışması için:

MD 32630 FFW_ACTIVATION_MODE = 1

olmalıdır.

Feedforward eksen veya spindle hareket halindeyken açılıp kapatılmamalıdır. Siemens, jerk oluşmaması için işlemin duruş sırasında yapılmasını önermektedir.

Feedforward Aktifken Takip Hatası

Feedforward doğru ayarlanmışsa takip hatası özellikle sabit hız ve ivmelenme sırasında küçülür.

Hız feedforward için MD 32610 VELO_FFW_WEIGHT ve MD 32810 EQUIV_SPEEDCTRL_TIME değerleri önemlidir.

Eşdeğer hız kontrol çevrimi zaman sabiti doğru tanımlanmışsa feedforward katsayısı yaklaşık 1 olduğunda sistem sapması sıfıra yaklaşır.

Tork feedforward için MD 32650 AX_INERTIA ve MD 32800 EQUIV_CURRCTRL_TIME değerleri kullanılır.

Atalet ve akım çevrimi zaman sabiti doğru tanımlandığında ivme sırasında takip hatası sıfıra yaklaşabilir.

Takip Hatasıyla İlişkili Alarmlar

Alarm 25040 – Zero Speed Monitoring

Koşul:

Following Error > MD 36030 STANDSTILL_POS_TOL

Bu alarm eksen duruş durumundayken izin verilen konum penceresinin aşılmasıyla oluşur.

Kontrol edilmesi gerekenler:

• Dikey eksen freni
• Harici yük
• Mekanik kayma
• Encoder kararsızlığı
• Servo salınımı
• Standstill toleransı

Tolerans değeri büyütülmeden önce fiziksel kayma ihtimali araştırılmalıdır.

Alarm 25050 – Contour Monitoring

Koşul:

Contour Deviation > MD 36400 CONTOUR_TOL

Olası nedenler:

• Aşırı ilerleme veya ivme
• Eksen senkronizasyon problemi
• Servo doygunluğu
• Mekanik sıkışma
• Yanlış feedforward ayarı
• Hız kontrolü problemi

Alarm 25060 – Speed Setpoint Limitation

Koşul:

Speed Setpoint > MD 36210 CTRLOUT_LIMIT

Bu alarm eksen kontrol çıkışının tanımlanan sınırı aşmasıyla ilgilidir.

Kontrol edilmesi gerekenler:

• Motor ve sürücü ölçeklendirmesi
• Hız setpoint sınırı
• Servo kazancı
• Eksen yükü
• Feedforward çıkışı
• Programlanan ivme

Alarm 25080 – Positioning Monitoring

Koşul:

Following Error > MD 36010 STOP_LIMIT_FINE

Eksen hassas duruş penceresine ulaşamamıştır.

Olası nedenler:

• Servo salınımı
• Mekanik boşluk
• Sürtünme
• Yetersiz pozisyon kazancı
• Fren veya clamp problemi
• Encoder kararsızlığı

Alarm 26000 – Clamping Monitor

Koşul:

Following Error > MD 36050 CLAMP_POS_TOL

Alarm, Clamping Active sinyali mevcutken eksenin tanımlanan konum toleransının dışına çıkmasıyla oluşur.

Kontrol edilmesi gerekenler:

• Clamp mekanizması
• Hidrolik veya pnömatik basınç
• Clamp sinyalleri
• Eksenin kilitliyken hareket etmesi
• Mekanik kilitleme boşluğu
• Encoder hareketi

Backlash Kompanzasyonu

Mekanik boşluk, eksen yön değiştirdiğinde ölçüm sistemi ile hareketli makine elemanı arasında konum farkı oluşmasına neden olur.

SINUMERIK sisteminde temel backlash değeri:

MD 32450 BACKLASH

ile tanımlanır.

Backlash kompanzasyonu referans noktasına gidildikten sonra bütün çalışma modlarında aktif olur.

Yanlış backlash değeri; yön değişiminde ölçü hatası, dairelerde kuadrant izi, kontur bozukluğu, fazla veya eksik eksen hareketi oluşturabilir.

Backlash değeri yalnızca komparatör, lazer interferometre veya uygun ölçüm yöntemiyle belirlenmelidir.

Sıcaklık Kompanzasyonu

Sıcaklık kompanzasyonu; makine gövdesi, vidalı mil ve eksen elemanlarının ısıl genleşmesinden kaynaklanan pozisyon hatalarını düzeltir.

Temel ayarlar:

SD 43900 TEMP_COMP_ABS_VALUE
SD 43910 TEMP_COMP_SLOPE
SD 43920 TEMP_COMP_REF_POSITION

Bu değerler ölçülmüş sıcaklık-hata eğrilerine göre belirlenmelidir.

Kompanzasyon türü:

MD 32750 TEMP_COMP_TYPE

ile seçilir.

Kompanzasyonun çalışması için opsiyonun aktif olması, kompanzasyon türünün seçilmesi, ayar değerlerinin tanımlanması ve eksenin referanslanmış olması gerekir.

Bu değerler parçadan ölçülen tek bir sapmaya göre değiştirilmemelidir.

Sehim Kompanzasyonu

Sehim kompanzasyonu; köprü, kolon, tabla veya ağır iş parçası nedeniyle oluşan geometrik sapmaların düzeltilmesinde kullanılır.

Ağırlıklandırma faktörü:

SD 41310 CEC_TABLE_WEIGHT

kompanzasyon tablosundaki değerleri çarpar.

Farklı takım veya iş parçası ağırlıkları hata eğrisinin yalnızca genliğini değiştiriyorsa katsayı kullanılabilir. Eğrinin şekli değişiyorsa farklı kompanzasyon tabloları kullanılmalıdır.

Katsayı değiştirilirken maksimum toplam kompanzasyon sınırı aşılmamalıdır.

Dairesellik Testi

Dairesellik testi, iki eksenin dairesel hareket sırasındaki gerçek pozisyonlarını kaydeder ve programlanan radiusa göre sapmayı grafik halinde gösterir.

Test özellikle kuadrant hatası, sürtünme, backlash, eksen senkronizasyonu, QEC ayarı ve kontur doğruluğu değerlendirmesinde kullanılır.

SINUMERIK dokümanında testin gerçek eksen pozisyonlarını kaydettiği ve özellikle kuadrant geçişlerindeki radius sapmalarını gösterdiği belirtilmektedir.

Temel test sırası

1. Dairesel hareket yapan NC programını hazırlayın.
2. Diagnosis alanından Circularity Test ekranını açın.
3. Eksenleri seçin.
4. Radius ve gerçek feed değerlerini girin.
5. Programı AUTO veya MDA modunda başlatın.
6. Ölçümü Start softkey’iyle başlatın.
7. Sonuç grafiğini değerlendirin.

Kontrol, seçilen eksenlerin NC programındaki eksenlerle veya ekrana girilen feed değerinin gerçek feed ile aynı olup olmadığını kontrol etmez.

PRESET ve Yazılım Limitleri

SINUMERIK 840D dokümanında yazılım limitlerinin referans sonrasında aktif olduğu ve PRESET sonrasında devre dışı kaldığı belirtilmektedir.

PRESET ayrıca mutlak encoder referans durumunun yeniden ayarlanmasını gerektirebilir.

Bu nedenle PRESET sonrasında encoder referansı, yazılım limitleri, makine koordinatları ve mutlak ölçüm sistemi durumu kontrol edilmelidir.

Teknik Servis İçin Teşhis Sırası

Eksen veya kontur alarmında aşağıdaki sıra uygulanabilir:

1. Alarm ve eksen bilgilerini kaydedin.
2. Eksenin referans durumunu kontrol edin.
3. Setpoint ve actual position değerlerini karşılaştırın.
4. Following error değerini boşta ve yükte ölçün.
5. Speed setpoint ile actual speed değerini karşılaştırın.
6. Pozitif ve negatif yönlerde test yapın.
7. Feedforward durumunu kontrol edin.
8. Motor akımı ve sürücü limitlerini kontrol edin.
9. Backlash ve mekanik sürtünmeyi ölçün.
10. Gerekirse dairesellik testi uygulayın.
11. Parametre değişikliğinden önce mevcut verileri yedekleyin.
12. Değişiklik sonrası aynı test şartlarında yeniden ölçüm yapın.

Sorumluluk Reddi

Bu içerik SINUMERIK kontrol sistemlerinde servis ve arıza teşhis mantığını açıklamak amacıyla hazırlanmıştır. Machine data, servo, sürücü, encoder ve kompanzasyon ayarları yalnızca yetkili ve deneyimli teknik personel tarafından değiştirilmelidir. Aynı parametre ve fonksiyonlar farklı SINUMERIK sürümlerinde ve farklı makine üreticilerinde farklı davranabilir; makine üreticisinin kılavuzu her zaman önceliklidir.