ENDÜSTRİYEL AKTARIM ELEMANLARI | CNC, Otomasyon ve Hassas Hareket Sistemleri
Encoder, servo motor milinin açısal pozisyonunu, hızını ve dönüş yönünü algılayarak bu bilgileri elektriksel sinyallere dönüştüren bir geri besleme (feedback) elemanıdır. CNC sistemlerinde encoder’dan gelen veriler, sürücü (servo drive) tarafından anlık olarak değerlendirilir ve motorun hedeflenen konumda, doğru hız ve tork ile çalışması sağlanır.
Kısaca encoder, servo sistemin gözü ve kulağıdır. Encoder’dan sağlıklı veri gelmediğinde servo motor çalışsa bile sistem pozisyonunu kaybeder, titreşim yapar, hata verir veya tamamen durur.
Servo motorlarda kullanılan encoder tipi, sistem hassasiyetini ve hata toleransını doğrudan etkiler. En yaygın encoder türleri aşağıda özetlenmiştir:
Servo motor encoder arızası; encoder’ın pozisyon, hız veya yön bilgisini hatalı üretmesi ya da hiç üretememesi durumudur. Bu arıza encoder’ın kendisinden, kablo bağlantılarından, konnektörlerden veya servo sürücüden kaynaklanabilir.
CNC ekseni hedeflenen konuma gitmez veya her çevrimde farklı noktada durur. Özellikle mutlak encoder kullanılan sistemlerde bu durum ciddi bir arıza göstergesidir.
Motor özellikle düşük devirlerde ileri-geri mikro hareketler yapar. Bu genellikle encoder sinyalinin gürültülü veya kesintili gelmesinden kaynaklanır.
Servo sürücü ekranında Encoder Error, Feedback Error, Position Error, Excess Deviation gibi alarmlar görülür.
Sistem çalışırken eksen aniden durur veya servo sürücü kendini korumaya alır. Encoder sinyali tamamen kaybolduğunda bu durum sıkça görülür.
Makine referans noktasını her açılışta farklı algılar veya home işlemi yarıda kesilir.
Encoder gövdesi, kablo çıkışı ve soketler gözle kontrol edilir. Kırık, çatlak veya gevşeme varsa encoder değişimi gerekebilir.
Multimetre ile encoder kablosu süreklilik testi yapılır. Özellikle A, B, Z ve GND hatları dikkatle ölçülmelidir.
Çoğu servo sürücü, encoder sinyallerini izleme (monitor) ekranı sunar. Bu ekranlardan pozisyon ve hız verileri kontrol edilir.
Arızaların büyük kısmı encoder’ın kendisinden değil, bağlantı elemanlarından kaynaklanır. Endüstriyel tip, ekranlı encoder kabloları tercih edilmelidir.
Optik encoder kullanılan sistemlerde toz ve yağ birikimi sinyal kalitesini ciddi şekilde düşürür.
Fiziksel hasar veya iç elektronik arıza varsa encoder’ın birebir uyumlu model ile değiştirilmesi gerekir.
Motor dönebilir ancak pozisyon kontrolü kaybolur ve sistem hata verir.
Her ikisi de olabilir. En sık sebep kablo ve konnektör kaynaklıdır.
Evet. Pozisyon kaçırma, takım ve iş parçası hasarına yol açabilir.
Sürücü ve kontrol sistemi uyumluysa mümkündür.
Genellikle 10–30 m arasıdır, ekranlama ve sinyal tipi belirleyicidir.
Titreme, pozisyon hatası ve ani servo alarmları oluşur.
Evet, servo sürücü alarm ve monitor ekranlarından tespit edilebilir.
Evet, özellikle yüksek sıcaklık ve titreşimde.
Evet, motor–encoder parametreleri yeniden tanımlanmalıdır.
Çoğu CNC ve otomasyon sisteminde evet, sistem güvenlik gereği durur.
Servo motor encoder arızası, motorun dönüş pozisyonu ve/veya hız bilgisini kontrolöre doğru bir şekilde iletememesi durumudur. Bu durum, kapalı döngü kontrol sisteminin geri besleme sinyalini kaybetmesine veya yanlış almasına neden olarak motorun titremesine, konum hatasına, hız sapmalarına veya tamamen durmasına yol açar.
En yaygın belirtiler şunlardır: motorun anormal titremesi (hunting), konumda istenmeyen kaymalar (drift), beklenmedik gürültüler (uğultu, sürtünme), motorun aşırı ısınması, hedeflenen pozisyona ulaşamaması veya hız kontrolünde kararsızlıklar. Bu belirtiler genellikle sürücü (servo drive) üzerinde "Feedback Error", "Encoder Fault" gibi alarmlarla birlikte görülür.
Kablo arızaları genellikle kesintili sinyal kayıplarına, sinyal gürültüsüne veya belirli hareketlerde ortaya çıkan geçici hatalara neden olur. Encoder'ın iç arızası ise daha sürekli ve tekrarlayan, genellikle motorun hareketsizken bile görülebilen hatalara yol açar. Kabloların multimetre ile süreklilik ve izolasyon testleri, konektörlerin fiziksel kontrolü ilk adım olmalıdır. Osiloskop ile sinyal bütünlüğünün kontrolü de ayrım yapmada kritik öneme sahiptir.
Bir osiloskop ile encoder'ın A, B, Z (index) sinyallerinin kare dalga formları, faz farkları (genellikle 90 derece), genlikleri ve gürültü seviyeleri kontrol edilir. Artımlı encoder'larda pals sayımı ve frekans analizi yapılır. Mutlak encoder'larda ise seri haberleşme (SSI, BiSS, EnDat) protokolünün doğruluğu ve veri paketlerinin bütünlüğü incelenir. Multimetre ile besleme voltajı ve sinyal hatlarındaki olası kısa devreler veya açık devreler kontrol edilebilir.
Bu alarmlar, sürücünün encoder'dan beklenen geri besleme sinyalini alamadığını veya alınan sinyalin kabul edilebilir sınırlar dışında olduğunu gösterir. İlk olarak, encoder kablosunun sürücüye ve motora doğru ve sağlam bir şekilde bağlandığından emin olunmalıdır. Ardından, encoder besleme voltajı kontrol edilmeli ve sürücü parametrelerinin (encoder tipi, çözünürlük) doğru ayarlandığı doğrulanmalıdır.
Başlıca nedenler arasında; mekanik darbe veya titreşim sonucu optik disk veya sensörlerin hasar görmesi, rulman aşınması, aşırı sıcaklık, nem, toz, yağ veya kimyasal maddelerin encoder içine sızarak optik veya manyetik sensörleri kirletmesi/bozması yer alır. Elektromanyetik parazit (EMI) de sinyal bozulmasına neden olabilir.
Optik encoder'larda kirlilik, ışık kaynağı ile dedektör arasındaki ışık yolunu engelleyerek pals sinyallerinin zayıflamasına veya tamamen kaybolmasına neden olur. Bu durum, yanlış pozisyon bilgisi veya sinyal kaybı olarak kendini gösterir. Çözüm, uygun ve nazik temizlik maddeleri (izopropil alkol gibi) ve antistatik bezler kullanarak optik diski ve sensörleri dikkatlice temizlemektir. Aşındırıcı maddelerden kaçınılmalıdır.
Genellikle encoder'ın kendisi arızalandığında değişim tercih edilir. Encoder'lar yüksek hassasiyetli optik veya manyetik bileşenler içerir ve iç tamirleri özel ekipman ve uzmanlık gerektirir, ayrıca tamir sonrası orijinal hassasiyetin sağlanması zordur. Kablo veya konektör gibi dışsal hasarlar ise genellikle tamir edilebilir. Değişim, sistemin güvenilirliğini ve performansını daha hızlı ve garantili bir şekilde geri kazandırır.
Yeni encoder, eski encoder ile aynı tipte (artımlı/mutlak), aynı çözünürlükte (CPR/bit), aynı sinyal çıkışında (TTL/HTL, SSI/EnDat vb.) ve aynı mekanik arayüze (mil çapı, montaj tipi) sahip olmalıdır. Montaj sırasında milin doğru hizalanmasına ve tork değerlerine dikkat edilmelidir. Ayrıca, sürücü parametrelerinin yeni encoder'a göre güncellenmesi ve gerekirse encoder'ın sıfırlama (homing) veya kalibrasyon işlemlerinin yapılması önemlidir.
Önleyici bakım uygulamaları şunları içerir: encoder kablolarının ve konektörlerinin periyodik olarak fiziksel hasar, gevşeklik veya korozyon açısından kontrol edilmesi; çevresel koşulların (sıcaklık, nem, kirlilik) izlenmesi ve uygun koruma sağlanması; titreşim ve darbelere karşı yeterli izolasyonun sağlanması; ve mümkünse, özellikle optik encoder'larda, düzenli aralıklarla iç kısımların (kirlilik açısından) kontrol edilmesi ve nazikçe temizlenmesi.
TR − TL
