Inspection express et maintenance des servomoteurs Yaskawa SGM et SGMAH dans les installations industrielles

Une inspection express des servomoteurs Yaskawa SGM et SGMAH doit comprendre le contrôle des roulements, de l’arbre, des joints, des enroulements, des câbles de puissance, des câbles du codeur et du système de retour d’information. Cela permet de détecter une usure progressive avant qu’elle n’entraîne une perte de précision du positionnement, une alarme du servo-variateur ou l’arrêt d’un axe de la machine. Pour les moteurs équipés d’un codeur absolu, il est également nécessaire de contrôler la pile qui maintient en mémoire les données de position.

Les servomoteurs Yaskawa Sigma et Sigma II fonctionnent dans des systèmes d’entraînement rapides et précis. Même un faible jeu des roulements, une détérioration de l’isolation ou des perturbations du signal du codeur peuvent donc affecter le fonctionnement de l’ensemble de la machine. Une maintenance régulière des servomoteurs Yaskawa permet de réduire le risque d’arrêt coûteux, d’endommagement de la mécanique de l’axe et de détérioration de la qualité du produit fabriqué.

L’inspection de base doit comprendre :

• l’évaluation du bruit, des vibrations et de la température de fonctionnement,
• le contrôle des roulements et du faux-rond de l’arbre,
• la vérification des joints et des traces de pénétration de liquide de refroidissement,
• la mesure de la résistance d’isolement des enroulements,
• la vérification des câbles d’alimentation et de signal,
• le diagnostic du codeur incrémental ou absolu,
• l’analyse des alarmes et des paramètres du servo-variateur associé,
• le test du servomoteur dans des conditions contrôlées.

N’attendez pas qu’une légère usure immobilise toute la machine. Confiez votre servomoteur Yaskawa à une inspection express et détectez le défaut avant qu’il n’entraîne une panne de l’axe, du servo-variateur ou un arrêt coûteux de la production.

Appelez le : +48 717 500 983

Quelles sont les différences entre les servomoteurs Yaskawa SGM et SGMAH ?

Yaskawa SGM – première génération de la série Sigma

Les servomoteurs Yaskawa SGM appartiennent à la première génération des entraînements Sigma. Ils ont été conçus pour réaliser des mouvements de positionnement rapides et précis, notamment dans les machines nécessitant un couple faible ou moyen.

Il s’agit de moteurs synchrones sans balais à aimants permanents, caractérisés par une faible inertie du rotor et une réponse rapide aux variations de la valeur de consigne. Ils fonctionnent le plus souvent avec les servo-variateurs Yaskawa SGDA ou SGDB dédiés.

Selon leur version, les moteurs SGM sont adaptés à une alimentation monophasée de 100 V AC ou monophasée et triphasée de 200 V AC. Leur plage de puissance nominale typique s’étend de 30 W à 750 W, tandis que leur vitesse de rotation nominale atteint généralement 3 000 tr/min.

Le retour d’information de la série Sigma I est généralement assuré par :

• un codeur incrémental d’une résolution de 2 048 impulsions par tour,
• un codeur absolu d’une résolution de 1 024 impulsions par tour.

Ces paramètres étaient suffisants pour les anciens systèmes d’automatisation. Cependant, l’usure mécanique, la détérioration des câbles ou le vieillissement des composants du codeur peuvent provoquer des problèmes de précision du positionnement et de stabilité de l’axe.

Yaskawa SGMAH – évolution de la série Sigma II

Yaskawa SGMAH représente la génération suivante de servomoteurs appartenant à la famille Sigma II. Sa conception a été développée afin d’améliorer la dynamique, les caractéristiques thermiques, le couple de pointe et la précision du retour d’information.

Les moteurs SGMAH fonctionnent principalement avec les servo-variateurs SGDH et les entraînements universels XtraDrive. Selon la variante, ils sont disponibles dans des versions adaptées à une alimentation de 100 V AC, 200 V AC ou 400 V AC.

Pour les versions basse tension, la plage de puissance s’étend généralement de 30 W à 750 W. Les versions 400 V AC comprennent notamment des variantes de 300 W et 650 W. Comme pour la série SGM, la vitesse de rotation nominale est généralement de 3 000 tr/min.

Une modification importante par rapport à la génération précédente réside dans la résolution plus élevée du système de retour d’information. Les servomoteurs SGMAH peuvent être équipés de :

• un codeur incrémental 13 bits d’une résolution de 8 192 impulsions par tour,
• un codeur incrémental ou absolu 16 bits d’une résolution de 65 536 impulsions par tour.

Une résolution plus élevée améliore la fluidité des mouvements, la précision de la régulation et la capacité du système à détecter de faibles variations de position. Elle renforce également l’importance d’un diagnostic correct des câbles de signal, des connecteurs et du codeur lui-même.

Pourquoi les différences entre les séries sont-elles importantes lors de l’inspection ?

L’inspection Yaskawa Sigma et l’inspection Yaskawa Sigma II reposent sur des principes mécaniques similaires, mais nécessitent de tenir compte des différences relatives aux systèmes de retour d’information, à l’alimentation électrique et aux servo-variateurs associés.

Dans les anciens modèles SGM, la disponibilité limitée des pièces d’origine, l’usure de câbles utilisés depuis de nombreuses années et d’anciennes réparations non documentées peuvent poser problème. Dans les moteurs SGMAH, la manipulation correcte du codeur haute résolution est particulièrement importante. Un démontage incorrect, le déplacement de l’élément de mesure ou l’utilisation d’une procédure de montage inadaptée peut empêcher la remise en service correcte du moteur.

Pour cette raison, le remplacement des roulements ne doit pas se limiter au démontage mécanique de l’appareil et au montage de nouveaux composants. Après la réparation, il faut vérifier la géométrie du système, la conformité du signal du codeur et le comportement du servomoteur lors d’un test dynamique.

Quels symptômes indiquent l’usure d’un servomoteur ?

Les premiers symptômes d’un problème de servomoteur peuvent être difficiles à remarquer, car l’entraînement continue à effectuer des mouvements et le servo-variateur ne signale pas toujours immédiatement une alarme. Le service de maintenance doit notamment intervenir lorsque les symptômes suivants apparaissent :

• fonctionnement plus bruyant ou bruit métallique – usure possible des roulements,
• vibrations de l’arbre ou de l’ensemble de l’axe – jeu des roulements, défaut d’alignement ou endommagement des composants mécaniques,
• augmentation de la température du carter – surcharge, résistance mécanique accrue, refroidissement insuffisant ou problème au niveau des enroulements,
• positionnement instable – problème de codeur, de câble de signal ou de mécanique de l’axe,
• alarmes intermittentes du codeur – perturbations du signal, connecteur endommagé, câble rompu ou défaillance du système de retour d’information,
• perte de la position absolue – pile déchargée, interruption du circuit de sauvegarde ou problème du codeur absolu,
• augmentation du courant pendant le mouvement – résistance mécanique accrue, surcharge ou détérioration progressive des enroulements,
• traces d’huile ou de liquide de refroidissement – joint d’arbre endommagé et risque de contamination de l’intérieur du moteur,
• erreurs de poursuite répétées – retour d’information défaillant, jeu mécanique ou fonctionnement incorrect de l’entraînement.

La poursuite de l’exploitation d’un servomoteur présentant de tels symptômes peut endommager non seulement le moteur lui-même. Un axe instable peut provoquer des erreurs d’usinage, des rebuts qualité, des collisions mécaniques, une surcharge du servo-variateur et l’arrêt de toute la ligne.

Si un Yaskawa SGM ou SGMAH fonctionne plus bruyamment, chauffe ou perd en précision, il est recommandé de confier l’appareil à un diagnostic avant l’apparition d’une panne permanente. Une intervention rapide permet souvent de limiter la réparation aux roulements, aux joints, aux câbles ou à la maintenance du système de retour d’information.

Comment effectuer une inspection express et la maintenance d’un servomoteur Yaskawa ?

Que faut-il vérifier avant de commencer le diagnostic ?

Avant de démonter le servomoteur, il convient de recueillir les informations permettant de reproduire les conditions dans lesquelles le problème apparaît. La simple indication que le moteur « ne fonctionne pas » ne suffit généralement pas pour déterminer rapidement l’origine du défaut.

Il est recommandé de noter :

• la référence complète du servomoteur et du servo-variateur,
• le code d’alarme affiché par le SGDA, le SGDB, le SGDH ou le XtraDrive,
• le moment où l’erreur se produit,
• la charge de l’axe au moment de la panne,
• la température du moteur et les conditions ambiantes,
• les informations concernant les réparations antérieures,
• les modifications des paramètres de l’entraînement ou de la mécanique de la machine,
• la fréquence d’apparition du problème.

Dans la mesure du possible, il convient de sauvegarder les paramètres du servo-variateur ainsi que l’historique des alarmes. Cela facilite la distinction entre une défaillance du moteur et un problème lié à l’entraînement, à l’automate PLC, au câble, à la mécanique de l’axe ou à l’alimentation, et simplifie la reconfiguration ultérieure.

Toutes les interventions sur l’entraînement doivent être effectuées après l’arrêt sécurisé de la machine, la coupure des sources d’énergie et l’application des procédures en vigueur dans l’établissement. Une prudence particulière est nécessaire lors des interventions sur les circuits DC du servo-variateur, dans lesquels une tension peut subsister après la coupure de l’alimentation.

Comment évaluer l’état des roulements et des composants mécaniques ?

Les roulements font partie des principaux composants d’usure des servomoteurs Yaskawa SGM et SGMAH. Leur durée de vie indicative peut atteindre environ 20 000 à 30 000 heures de fonctionnement. La durée réelle d’exploitation dépend toutefois notamment des facteurs suivants :

• les charges radiales et axiales exercées sur l’arbre,
• la vitesse de rotation,
• la température de fonctionnement,
• la qualité du montage de l’accouplement, du réducteur ou de la vis d’entraînement,
• le défaut d’alignement du système,
• les vibrations de la machine,
• la contamination et l’humidité de l’environnement.

Lors de l’inspection, il faut évaluer le niveau sonore des roulements, le jeu, la fluidité de rotation de l’arbre, le faux-rond radial et l’état des surfaces de montage. Le service peut également effectuer une analyse vibratoire et comparer les résultats aux mesures de référence.

Un roulement défectueux peut affecter les mesures du codeur, augmenter le courant du moteur et provoquer une surchauffe. Dans les cas extrêmes, les éléments rotatifs peuvent entrer en contact avec le stator, entraînant l’endommagement de l’arbre ou la destruction du système de retour d’information.

Le remplacement des roulements doit être réalisé selon une méthode correcte de démontage et de montage. Il est interdit de transmettre la force de montage à travers les éléments roulants ou de frapper l’arbre, car cela peut provoquer des microdommages et réduire la durée de vie des nouveaux composants.

Pourquoi faut-il contrôler les joints d’arbre ?

L’état des joints est particulièrement important dans les machines-outils CNC, les machines utilisant des liquides de refroidissement, les installations agroalimentaires et les équipements fonctionnant dans des environnements très poussiéreux. Un joint endommagé permet aux liquides ou aux poussières de pénétrer à l’intérieur du servomoteur.

Les conséquences peuvent être les suivantes :

• diminution de la résistance d’isolement,
• corrosion des composants mécaniques,
• endommagement des enroulements du stator,
• contamination du disque, de l’optique et de l’électronique du codeur,
• perturbation du signal de retour d’information,
• apparition d’un court-circuit et endommagement du servo-variateur.

Les traces de liquide de refroidissement sur l’arbre ou le carter ne doivent pas être considérées uniquement comme un problème esthétique. Elles indiquent qu’il faut contrôler l’étanchéité du moteur et la méthode de protection de l’axe contre une nouvelle infiltration.

Comment contrôler l’isolation des enroulements et les câbles ?

Le diagnostic électrique doit comprendre le contrôle des enroulements du stator et des câbles reliant le servomoteur à l’entraînement. La mesure de la résistance d’isolement permet de déterminer si une infiltration d’humidité, une contamination ou une dégradation des matériaux isolants s’est produite.

Lors des essais, il faut se rappeler que le codeur et l’électronique de signal ne doivent pas être exposés à la tension d’essai destinée au contrôle des enroulements. Avant la mesure, les circuits doivent être correctement déconnectés conformément à la documentation de l’appareil et à la procédure de maintenance applicable.

Le contrôle électrique peut comprendre :

• la mesure de la résistance d’isolement des enroulements par rapport au carter,
• la comparaison de la résistance des différentes phases,
• le contrôle de la continuité du conducteur de protection,
• l’inspection visuelle des contacts et des connecteurs,
• la vérification des câbles afin de détecter les ruptures, les abrasions et la corrosion,
• la vérification du blindage du câble du codeur,
• le contrôle des connexions dans l’armoire de commande.

Les câbles installés dans des chaînes porte-câbles sont soumis à des flexions répétées. La rupture d’un conducteur peut être intermittente : le moteur fonctionne correctement dans une position de l’axe, mais signale une erreur du codeur ou perd du couple dans une autre position. Un simple contrôle de continuité du câble à l’arrêt ne permet donc pas toujours de détecter le défaut.

Comment diagnostiquer le codeur d’un Yaskawa SGM ou SGMAH ?

Le codeur transmet au servo-variateur des informations sur la position et la vitesse du rotor. Son signal constitue la base du fonctionnement de la boucle de régulation. Une défaillance du système de retour d’information peut donc provoquer des mouvements brusques, une instabilité, des erreurs de positionnement ou empêcher le démarrage de l’axe.

Lors du diagnostic, il faut contrôler :

• l’état du connecteur du codeur,
• la continuité et le blindage du câble,
• la qualité et la stabilité des signaux,
• la fixation mécanique de l’élément de mesure,
• les traces d’huile, de liquide de refroidissement ou de poussière,
• la compatibilité du codeur avec le servo-variateur,
• les alarmes enregistrées par l’entraînement.

Dans le cas des SGMAH équipés de codeurs haute résolution, il est particulièrement important de maintenir la relation correcte entre la position du rotor et le signal de retour d’information. Une modification non autorisée du réglage du codeur peut entraîner une commutation incorrecte et empêcher la mise en service sécurisée du moteur.

Remplacement de la pile du codeur absolu

Dans les modèles utilisant un codeur absolu, la pile conserve les informations de position lorsque l’alimentation principale de la machine est coupée. Une pile déchargée peut entraîner la perte des coordonnées et nécessiter un nouveau référencement de l’axe.

Le remplacement de la pile doit être effectué conformément aux instructions du fabricant et à la procédure applicable au système concerné. Dans de nombreuses configurations, le circuit de commande doit rester alimenté pendant le remplacement afin d’éviter toute perte des données de position. L’intervention doit être réalisée par une personne habilitée, dans le respect des règles de sécurité et sans intervention sur les circuits de puissance.

Il ne faut pas attendre que la pile soit complètement déchargée. L’avertissement généré par le servo-variateur doit être considéré comme un signal indiquant qu’il faut prévoir son remplacement lors du prochain arrêt technique.

Comment doit se dérouler le test dynamique du servomoteur ?

L’inspection visuelle et les mesures statiques ne permettent pas toujours de détecter un problème qui n’apparaît qu’à une vitesse ou une charge déterminée. C’est pourquoi une inspection professionnelle des servomoteurs doit se terminer par un test dynamique.

Pendant le test, il est possible de contrôler :

• la fluidité du démarrage,
• la stabilité du fonctionnement à différentes vitesses,
• la valeur du courant absorbé,
• la température du carter,
• le niveau de vibrations et de bruit,
• la réponse aux variations de la valeur de consigne,
• la conformité du signal de retour d’information,
• la répétabilité du positionnement,
• le comportement du moteur pendant le freinage et les inversions de sens.

Le test doit être réalisé avec un servo-variateur compatible et des paramètres correspondant au modèle contrôlé. Il permet de vérifier non seulement l’état mécanique du moteur, mais également le fonctionnement conjoint du codeur, des enroulements et de l’électronique de l’entraînement.

À quelle fréquence faut-il effectuer la maintenance des servomoteurs ?

Il n’existe pas d’intervalle universel adapté à toutes les machines. La fréquence des inspections doit être adaptée à la charge, au nombre de cycles, à la température, aux conditions environnementales et à l’importance de l’axe concerné pour le processus de production.

En pratique, des intervalles plus courts entre les contrôles sont recommandés lorsque le servomoteur :

• fonctionne en continu,
• effectue des inversions fréquentes et des accélérations rapides,
• est soumis à des charges radiales ou axiales,
• se trouve à proximité de liquide de refroidissement, d’huile ou de poussière,
• fonctionne à une température élevée,
• entraîne un axe critique de la machine,
• ne dispose pas d’un appareil de remplacement.

Il est recommandé d’associer la maintenance planifiée des servomoteurs à la surveillance des tendances. Il est utile d’enregistrer la température, les vibrations, le courant de fonctionnement et les alarmes. L’évolution des valeurs dans le temps est souvent plus utile qu’une mesure isolée réalisée sans données comparatives.

Quand une inspection ne suffit-elle plus et une réparation est-elle nécessaire ?

Une maintenance de base ne supprimera pas le défaut si l’appareil a déjà subi des dommages mécaniques ou électriques. La réparation du servomoteur peut être nécessaire lorsque les défauts suivants ont été constatés :

• jeu excessif ou endommagement des roulements,
• usure de la surface de l’arbre,
• défaut d’étanchéité et pénétration de liquide à l’intérieur,
• résistance d’isolement réduite,
• court-circuit ou rupture d’un enroulement,
• codeur endommagé,
• connecteurs ou câbles endommagés,
• frein défectueux, s’il est présent dans la version concernée,
• faux-rond incorrect de l’arbre,
• corrosion ou endommagement des éléments du carter.

Le report d’une réparation peut augmenter son coût. Par exemple, la poursuite du fonctionnement avec des roulements usés peut endommager l’arbre, le carter ou le codeur. Le démarrage d’un moteur présentant une résistance d’isolement réduite augmente quant à lui le risque d’endommagement du module de puissance du servo-variateur.

Quelles opérations peuvent être réalisées lors de la remise en état ?

L’étendue de la remise en état dépend de la conception du modèle concerné et des résultats du diagnostic. Elle peut comprendre :

• le remplacement des roulements haute vitesse,
• le remplacement des joints,
• le nettoyage de l’intérieur du moteur,
• la réparation ou le remplacement des câbles et des connecteurs,
• la réparation du système de retour d’information,
• le contrôle et le réglage du codeur,
• la réparation du frein,
• la remise en état des surfaces mécaniques,
• la réparation ou la reconstruction des enroulements,
• la protection anticorrosion,
• les essais électriques et dynamiques après l’intervention.

Après la remise en état, le servomoteur doit être contrôlé en ce qui concerne les courants de phase, la température, les vibrations, la qualité du signal du codeur et la stabilité de fonctionnement avec un servo-variateur compatible.

Réparation, remplacement ou modernisation du servomécanisme ?

La décision doit tenir compte de l’état technique du moteur, de la disponibilité des pièces, de la durée de l’arrêt, de la possibilité de reproduire les paramètres et du coût d’adaptation d’un nouvel appareil à la machine existante.

La réparation ou la remise en état est généralement justifiée lorsque :

• la mécanique de la machine est adaptée à un modèle spécifique,
• le remplacement nécessiterait la modification du montage ou de l’accouplement,
• le programme PLC et les paramètres du servo-variateur sont associés à l’ancien entraînement,
• les composants endommagés peuvent être remplacés,
• une reprise rapide de la production est importante.

Le remplacement ou la modernisation peut être une meilleure solution lorsque :

• le moteur est gravement endommagé,
• les pièces ne sont plus disponibles,
• le servo-variateur doit également être remplacé,
• la machine doit être adaptée à de nouvelles exigences de production,
• il est nécessaire d’améliorer les paramètres de mouvement ou la communication industrielle.

Une modernisation ne doit pas se limiter à choisir un moteur d’une puissance similaire. Il faut tenir compte du couple nominal et de pointe, de la vitesse, de l’inertie, des dimensions de la bride, du diamètre de l’arbre, du frein, du codeur, de la tension d’alimentation, de la compatibilité du servo-variateur et du mode de commande par l’automate PLC ou le contrôleur de mouvement.

Comment une maintenance express réduit-elle les coûts d’arrêt ?

Le coût de réparation du servomoteur n’est que l’un des éléments influençant la décision du service de maintenance. Le coût de la production perdue, des commandes non réalisées, des rebuts qualité et du travail du personnel en mode d’urgence peut être beaucoup plus important.

La maintenance express des servomoteurs permet :

• de détecter l’usure avant l’arrêt de la machine,
• de planifier la réparation pendant un arrêt technique,
• de réduire le risque d’endommagement du servo-variateur,
• de préparer un appareil de remplacement,
• de décider à l’avance d’une réparation ou d’une modernisation,
• de réduire le risque de collision mécanique de l’axe.

Pour les machines critiques, il est recommandé de disposer d’un servomoteur de secours en bon état ou au moins d’une source vérifiée d’appareil de remplacement. Le simple fait qu’un moteur d’occasion se trouve en stock ne signifie pas qu’il est immédiatement opérationnel. Avant de le stocker comme pièce de secours, il faut effectuer un diagnostic et des tests.

Où faire réaliser une inspection express des servomoteurs Yaskawa ?

L’inspection Yaskawa Sigma et la maintenance Yaskawa Sigma II doivent être réalisées par un service capable de contrôler les parties mécaniques et électriques ainsi que le système de retour d’information. Le simple remplacement des roulements, sans contrôle du codeur ni test dynamique, ne fournit pas d’informations complètes sur l’état de l’appareil.

RGB Elektronika assure le diagnostic, la réparation, l’entretien et la remise en état des équipements d’automatisation industrielle, notamment des servomoteurs Yaskawa SGM et SGMAH. La prestation peut comprendre l’évaluation des roulements, des enroulements, du codeur, du frein, des câbles, des joints et des autres composants influençant le fonctionnement de l’axe.

Selon les résultats du diagnostic, il est possible d’effectuer une réparation ou une remise en état, de sélectionner un appareil de remplacement ou de préparer une solution de modernisation. L’entreprise rachète également les appareils d’automatisation endommagés, ce qui peut constituer une solution pour les unités qui ne sont plus destinées à être utilisées.

Votre servomoteur Yaskawa SGM ou SGMAH est-il bruyant, chauffe-t-il, perd-il sa position ou signale-t-il des erreurs du codeur ? Confiez l’appareil à un diagnostic avant que le défaut n’entraîne un arrêt de la production ou l’endommagement du servo-variateur. —> Demander une réparation

Appelez le : +48 717 500 983