CNC チューブ ベンダーの電気/油圧の問題を診断する

May 06, 2023

ヒューズの接続が溶けることは、システム内の何かが過負荷になっているという明らかな兆候でしたが、なぜそれが起こったのかは当初は不明でした。

トラックとバスの排気管メーカーは、6 インチの排気管の生産時間を失っていました。 メインヒューズが定期的に切れていたため、チューブベンダーを修理しました。 電気キャビネットの写真から、いくつかの配線接続部の絶縁体も溶け始めていることが明らかになりました。

これは深刻な状況でした。

すべての CNC チューブ ベンダーには複数のシステムがあり、それらが連携して機械を駆動し、最終的に直線チューブを目的の形状に成形します。 この特定の機械には、クランプと軸の位置決めのための油圧装置が含まれていました。 軸位置決め用のサーボ電気機器。 単相AC120V制御電圧。 および 24V DC 制御電圧。 主要な電気システムは、他のシステムを駆動または制御するための電力を供給しました。

(余談ですが、マシンと建物の電源との間には切断が必要です。また、切断部分とマシンの残りの部分の間、または切断自体の一部として、何かがオンになった場合に自動的に電源を切断する何らかの方法が必要です。機械が故障し、電流が急増します。)

一般的な CNC ベンダーは三相電力を使用します。つまり、機械に電力を供給する 3 つの通電回路があるため、切断回路には 3 つのヒューズまたは 3 極サーキット ブレーカーが存在します。 そこから機械のさまざまな部分に電力が分配されます。

この特定の機械の電気キャビネット内では、絶縁体が溶けたワイヤが 2 つの小型降圧変圧器につながり、主電源を 480 V の三相から 120 V の単相制御電圧に変更しました。

1 つの変圧器が油圧システムのさまざまな方向弁に電力を供給しました。 2 番目の変圧器は小型で、120 V の単相電圧を供​​給し、制御 PC と I/O システムに電力を供給する 24 V を供給する DC 電源に電力を供給します。

これらの変圧器はそれぞれ独自のヒューズ セットによって保護されていましたが、メイン ヒューズが切れたときにこれらのヒューズは作動していませんでした。 電気回路では、並列回路の電圧は共通ですが、アンペア数は共通ではありません。 言い換えれば、これらの各変圧器は同じ 480 V 回路から電力を供給されていますが、動作時に消費する電力はそれぞれ異なります。 クランプメーター（電気が電線に沿って移動するときの磁場を測定することによって、電線に触れることなくAC回路の電流を測定できる一般的なタイプのテストメーター）を使用すると、どちらの変圧器も十分な電流を引き込んでいないことがすぐに判明しました。それ自体の小さなヒューズに問題が発生しますが、メイン ヒューズには問題がありません。

2 つの小型変圧器に電力を供給したのと同じ電力バスが、機械の油圧システムのポンプを駆動するモーターにも電力を供給しました。 同じクランプ メーターのアンペア数を使用して、ポンプ モーターの各脚の消費量をテストしました。 機械が始動し、何も動いていない状態では、各脚の消費電流はわずか約 35 アンペアであり、100 アンペアのメイン ヒューズが切れるには十分ではありませんでした。 しかし、オペレータが油圧システムを低圧から高圧に急上昇させる装置を選択して動かすとすぐに、メーターには 103 アンペアが表示されました。

油圧ポンプを駆動する電気モーターはモータースターターを使用して制御されました。 モータースターターは、コンタクターとサーマルオーバーロードリレーを組み合わせたものです。 正しく配線されている場合、過負荷リレーはコンタクタへの制御信号を遮断し、モータが過負荷になると停止します。 ただし、これはモーターの過負荷によって発生する熱に依存するため、モータースターターを使用すると、熱過負荷が制御信号を開くのに十分な温度になるまで、モーターが過負荷状態で非常に短時間動作することができます。

この特定の操作では、補償器がポンプで漏れていました。

RbSA Industrial の技術者、Al Drinnon は、モータースターターがモーターの最大定格アンペア数に従って正しく設定されていること、および過負荷リレーが制御システムからの信号を遮断するように正しく配線されていることを確認した後、ギアを切り替える必要がありました。 電気的な問題のトラブルシューティングとして始まった問題が、油圧の問題のように見えてきました。

油圧システムは、チューブを変形して所定の形状にするために必要な大きな力を経済的に供給できるため、チューブ ベンダーは通常油圧システムを使用します。 ただし、油圧システムでは、メンテナンス、トラブルシューティング、修理に関してさまざまな課題が生じます。

故障した機械の油圧システムは、チューブ ベンダーの用途では非常に一般的な圧力補償ポンプによって駆動されていました。 圧力補償器は、圧力が事前に設定された最大値 (通常、発射圧力と呼ばれる) を超えて上昇すると、作動油の流れを自動的に減少または停止します。 補償器はポンプの過負荷を防ぎます。 ほとんどの油圧産業機器は、2,000 ～ 3,000 PSI で動作するように設計されています。 ほとんどのポンプが故障すると、流体が漏れて圧力が低下します。 しかし、圧力補償ポンプが故障すると、圧力が高まりすぎて故障が高くなります。 油圧システムのリリーフバルブは、システム内の液体が多すぎる場合に液体をタンクに戻し、圧力が過度に上昇するのを防ぎます。

ほとんどのチューブ ベンダーの油圧システムは 2,000 PSI 以下で動作するように設計されており、リリーフ バルブは通常それよりも 300 ～ 500 PSI 高く設定されています。 ドリンノン氏は、ポンプが稼働しているがアイドル状態で機械の電源を入れると、圧力計には 100 PSI 未満が表示されましたが、装置を移動すると圧力が 2,500 PSI まで上昇することに気づきました。

アイドル時の圧力上昇を防ぐために、圧力ラインの流れを油圧タンクに戻すバルブがあります。 デバイスが移動されると、そのバルブブロックがタンクに流れ、機械の動作に必要な圧力が上昇します。 これをシステム圧力と呼びます。 ドリンノンは低気圧でも正常に動作していました。 システム圧力では、補償器が圧力を高めすぎており、油圧ポンプを回転させる電気モーターに過負荷がかかっていました。

結局のところ、補償器はポンプで漏れていました。 時間の経過とともにシステム圧力が低下し、機械が油圧力を生み出す能力が低下します。 そのため、メンテナンス担当者は補償器を調整してシステム圧力を通常の動作範囲に戻します。 最終的に、補償器の漏れがひどくなり、取り外して検査することになりました。 O リングが故障していることが判明したため、保守担当者は O リングを交換し、補償器を再取り付けしました。

「ポンプまたは補償器の修理後、機械を再起動する前に、圧力が最低設定かそれに近い値になるようにシステムを調整する必要があります」と空気油圧機器のオペレーションマネージャー、ゲイリー・ムーア氏は述べています。 「これは、補償器の調整ネジを反時計回りに、ほぼ完全に調整されるまで回すことによって行われます。取り外さないでください。その後、ポンプを始動し、システム圧力を高めるように設定できます。その後、補償器の調整ネジを時計回りに回して、完全に調整する必要があります。」システムは希望の動作圧力になっています。」

コンペンセータの漏れを修復した後、システムの圧力が非常に高くなったため、リリーフバルブを通じて 2,500 PSI で減圧されていました。 ドリンノンはまた、リリーフ圧力をマシンの仕様である 2,300 PSI まで下げて調整しました。

「リリーフ圧力を調整するために、リリーフバルブの調整ネジを最高圧力まで完全に回しました」とドリンノン氏は語った。 「その後、補償器を使用して、設計されたリリーフ圧力よりもわずかに高いシステム圧力を設定しました。リリーフは 2,300 PSI に設定されることになっていたため、補償器を 2,400 PSI に設定しました。

「次に、リリーフバルブの調整ネジを使用して、圧力が 2,300 PSI になるまで圧力を下げました。最後に、補償器を使用して正しいシステム圧力である 2,000 PSI を設定しました。これで、補償器が故障しても、リリーフバルブが圧力の上昇を防ぎます。」 2,300 PSI を超えています。」

最後に、絶縁体が溶けたワイヤを切り取り、新しいコネクタを取り付けました。 現在、マシンは稼働を再開しています。