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Indramat 3 TRM 2

Nachdem die Steuerung OK war und das Fehlerdiagnosesystem zwischendrin auch Fehler X Achse nannte, kam nach dem Überprüfen der Endschalter das Messen aller Spannungen am 3 fachen X-Z-C Servoverstärker 3 TRM 2. Der 1-fache Y Antrieb hatte alle Spannungen, auch 24V kamen aus dem 3 TRM 2, nur die 15V waren nicht vorhanden und die "Messpannung gestört" LED leuchtete. Das war plausibel. Also ausgebaut und auf den Labortisch.

Netzteil

In dem Servoverstärker ist ein eigenes Linearnetzteil mit Trafo (2x20V, 110W, Eingangsspannung 460, 380, 220V). Die 24V sind unstabilisiert nur durch einen 2200µF Elko geglättet. Durch das eigene Netzteil kann vor dem Anlegen der Leistungsstromkreise der Regler bereits arbeiten. Also die Netzteilplatine ausgebaut und mit dem Labornetzteil versorgt, siehe da, im Leerlauf funktioniert das Netzteil. Etwas die Spannungen symmetrisch eingestellt, es werden vorsorglich auch alle Elkos neu bestückt. In der Baugröße sind heutzutage ca. 30% höhere Kapazitäten möglich. Sinnvoll auch Elkos mit höherer Spannungsfestigkeit verwenden. Je weiter die Betriebsspannung und die zulässige Spannung eines Elko auseinander liegen, desto höher ist seine Lebensdauer. Noch ein paar Lastwiderstände dran, um die Last Funktion zu prüfen.

3 TRM Regelplatine

Nachdem das Netzteil OK scheint, die Regelplatine abstecken und auf den Labortisch. Auf der Vorderseite sind Lötstützpunkte, an denen die 24V, und +/-15V eingespeist werden können. Und schon schaltet das Netzteil auf Überstrom, damit ist die Baugruppe hinüber. Mist, ausgerechnet diese komplexe Schaltung... Also alle Programmiermodule abgeschraubt und Netzteil ein, siehe da, alles OK, Relais zieht an, das der CNC die Bereitschaft anzeigt. Dann Stück für Stück wieder die Module eingesteckt und bei einem gibt es den Überstrom. Dann schaue ich mir das genauer an, wenn ich Pech habe ist es einer der OP's. Es gibt zwar heutzutage in viel bessere Ausführungen, das Problem ist aber, die Daten der alten Bauteile genau herauszufinden, damit der Ersatzbaustein die gleichen Eigenschaften hat. In Versuchen habe ich zwischen den unterschiedlichen Modellen massive Unterschiede im Verhalten gemessen.
Dann noch mal mit dem Ohmmeter den Gleichstrom Widerstand von Masse auf +15V und Masse auf -15V gemessen. Bei der - Leitung relativ hochohmig und bei der + Leitung sehr niederohmig. Wenn man sich die Schaltung anschaut, sind die Elkos C2 und C3 noch mal zur Stabilisierung genau zwischen diesen Anschüssen, also löte ich auf Verdacht den Elko an der + Leitung aus und stecke frech das Modul auf, siehe da kein Kurzschluss mehr! Der Elko hatte noch am Kondensatorprüfgerät 4,7 µF, allerdings einen deutlichen Gleichstromwiderstand! ESR lag auch im Rahmen... So ein 20 Cent Bauteil legt eine komplette Maschine lahm, so dass ich diese zum Schrottpreis bekam! Was für ein Zufall. Aber die Reparatur können wohl kaum noch Leute, oder wollen nicht.
Bei den Elkos handelt es sich um 35V Tantal Kondensatoren, die bekannt dafür bekannt sind, hervorragende technische Daten und Alterungsbeständigkeit zu haben. Diese sind aber extrem empfindlich auf Verpolung und Überspannungen. Die 40 Jahre oder ca. 36000 Betriebsstunden Lebensdauer des Indramat belegen diese Grundeigenschaften deutlich.

Hier aus akademischen Interesse die Messwerte des fehlerauslösenden Bauteils:
Kapazität, ESR (100 Hz), DC Widerstand:
4,66 µF,   3   Ohm, unendlich
4,6   µF, 162 Ohm, 498 Ohm <-Kurzschluss!

Ursachenermittlung

Was hat den Ausfall des Elkos verursacht? Natürlich kann es ein mangelhaftes Bauteil selber sein, nach 40 Jahren kein großes Thema. Aber ich will ausschließen, dass nach kurzer Zeit aufgrund einer nicht behobenen Ursache der gleiche Fehler auftritt (bekanntes kommerzielles Problem, nicht nur in der Medizin). Kann das eine ständige Überspannung am Tacho sein, eine defekte Isolation des Motors? Das kann man mit einem Isolationsprüfer leicht ausmessen, den man bei der Wartung und Reparatur so eines Industriegerätes ohnehin haben sollte. Ich messe mit max. 100V, also ca. der Motorspannung nach. Ein Ohmmeter misst mit unter 5V, kann so einen Fehler also gar nicht messen.

Bei der Aktion prüfe ich gleich Motor und Tacho: am Tacho ein Oszi, um defekte oder verschmutzte Bürsten zu dedektieren. Dann den Motor mit 5/10/15/20V auch einem Leistungs- Labornetzteil versorgen und die Leerlaufstromaufnahme messen:

Das Tachosignal ist zum Glück eine störungsfreie Gleichspannung, das sauber der Drehzahl folgt! Hier wurde nicht die Drehzahl aufgenommen, da diese die einzige ausschlaggebende Größe für das Tachosignal ist.

Bremse Y-Achse

Die Bremse der Y Achse wird aus dem 3 TRM 2 des X-C-Z Verstärkers versorgt, da die Endstufe der Y Verstärkers keine 24V Versorgung hat. Auch die Motorbremse versorge ich aus dem Labornetzteil und schon saust die Y Achse runter. Die Stromaufnahme beträgt lediglich 0,6A, um das Netzteil zu schützen sind diverse Schutzdioden verbaut, um die Induzierte Spannung beim Schalten zu unterdrücken. Darum funktioniert die Bremse auch nur in einer Polariät (103 +, 105 -).

Abgleich

Die Voreinstellungen werden auf dem Programmiermodul mit R1, R2, R25 festgelegt. Es gibt folgende Potis zum Feinabgleich:
X01 Drehzalkalibrierung
X02 Drehzahl Nullpunkt
X03 Zündwinkel Vorstrom (Kap. 2.10)
X04 Grenzstrom