伺服電機(jī)的常見故障有哪些?如何進(jìn)行維修
伺服系統(tǒng)是機(jī)電產(chǎn)品中的重要環(huán)節(jié),它能提供最高水平的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和扭矩密度,所以拖動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是用交流伺服驅(qū)動(dòng)取替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓、直流、步進(jìn)和AC變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng),以便使系統(tǒng)性能達(dá)到一個(gè)全新的水平,包括更短的周期、更高的生產(chǎn)率、更好的可靠性和更長的壽命。為了實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的更好性能,就必須對(duì)伺服電機(jī)的一些使用特點(diǎn)有所了解。
伺服電機(jī)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置,它可以精確地控制速度和位置,是伺服系統(tǒng)中的重要組成部分。伺服電機(jī)的工作原理是通過接收脈沖信號(hào)來旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度,同時(shí)發(fā)出反饋信號(hào)給控制器,從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。伺服電機(jī)雖然性能優(yōu)異,但在使用過程中也會(huì)出現(xiàn)一些故障,影響正常運(yùn)行。
根據(jù)不同的故障現(xiàn)象和原因,我們可以將伺服電機(jī)故障分為以下幾類:
1.電源故障:這類故障主要是由于供電不穩(wěn)定、過壓或欠壓、短路或斷路等導(dǎo)致的。維修方法是檢查并更換損壞的元件、調(diào)整電源參數(shù)、加裝保護(hù)裝置等。?
2.編碼器故障:這類故障主要是由于編碼器本身的損壞、松動(dòng)或污染等導(dǎo)致的。編碼器是伺服電機(jī)輸出反饋信號(hào)的重要部件,如果出現(xiàn)問題,會(huì)導(dǎo)致位置誤差或震蕩等現(xiàn)象。維修方法是清潔或更換編碼器、重新校準(zhǔn)或調(diào)整參數(shù)等。
3.驅(qū)動(dòng)器故障:這類故障主要是由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的元件損壞、過熱或過載等導(dǎo)致的。驅(qū)動(dòng)器是將控制信號(hào)放大并輸出給電機(jī)的裝置,如果出現(xiàn)問題,會(huì)導(dǎo)致無法啟動(dòng)、速度異?;驁?bào)警等現(xiàn)象。維修方法是檢查并更換損壞的元件、降低溫度或負(fù)載、復(fù)位或清除報(bào)警等。
4.傳感器故障:這類故障主要是由于傳感器本身的損壞、松動(dòng)或污染等導(dǎo)致的。傳感器是用來檢測外部條件如溫度、壓力、限位等的裝置,如果出現(xiàn)問題,會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或無法讀取等現(xiàn)象。維修方法是清潔或更換傳感器、重新連接或調(diào)整位置等。
5.機(jī)械故障:這類故障主要是由于機(jī)械結(jié)構(gòu)如軸承、齒輪、聯(lián)軸器等的磨損、松動(dòng)或斷裂等導(dǎo)致的。機(jī)械結(jié)構(gòu)是連接電機(jī)和負(fù)載并傳遞運(yùn)動(dòng)和力量的部分,如果出現(xiàn)問題,會(huì)導(dǎo)致噪音增大、振動(dòng)加劇或卡死等現(xiàn)象。維修方法是潤滑或更換磨損部件、緊固或?qū)R松動(dòng)部件、更換斷裂部件等。?
6.控制系統(tǒng)故障:這類故障主要是由于控制系統(tǒng)的軟件或硬件出現(xiàn)問題導(dǎo)致的??刂葡到y(tǒng)是用來發(fā)送控制信號(hào)和接收反饋信號(hào)的裝置,如果出現(xiàn)問題,會(huì)導(dǎo)致無法通訊、指令錯(cuò)誤或失控等現(xiàn)象。維修方法是檢查并更新軟件、更換或修復(fù)硬件、重新設(shè)置或調(diào)試參數(shù)等。
維修方法列舉
噪聲,不穩(wěn)定
客戶在一些機(jī)械上使用伺服電機(jī)時(shí),經(jīng)常會(huì)發(fā)生噪聲過大,電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等現(xiàn)象,出現(xiàn)此問題時(shí),許多使用者的第一反應(yīng)就是伺服電機(jī)質(zhì)量不好,因?yàn)橛袝r(shí)換成步進(jìn)電機(jī)或是變頻電機(jī)來拖動(dòng)負(fù)載,噪聲和不穩(wěn)定現(xiàn)象卻反而小很多。表面上看,確實(shí)是伺服電機(jī)的原故,但我們仔細(xì)分析伺服電機(jī)的工作原理后,會(huì)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)論是完全錯(cuò)誤的。
系統(tǒng)是振蕩的,電機(jī)扭矩是波動(dòng)的,負(fù)載速度也隨之波動(dòng)。其結(jié)果當(dāng)然會(huì)是噪音、磨損、不穩(wěn)定了。不過,這都不是由伺服電機(jī)引起的,這種噪聲和不穩(wěn)定性,是來源于機(jī)械傳動(dòng)裝置,是由于伺服系統(tǒng)反應(yīng)速度(高)與機(jī)械傳遞或者反應(yīng)時(shí)間(較長)不相匹配而引起的,即伺服電機(jī)響應(yīng)快于系統(tǒng)調(diào)整新的扭矩所需的時(shí)間。
找到了問題根源所在,再來解決當(dāng)然就容易多了,針對(duì)以上例子,您可以:
(1)增加機(jī)械剛性和降低系統(tǒng)的慣性,減少機(jī)械傳動(dòng)部位的響應(yīng)時(shí)間,如把V形帶更換成直接絲桿傳動(dòng)或用齒輪箱代替V型帶;
(2)降低伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度,減少伺服系統(tǒng)的控制帶寬,如降低伺服系統(tǒng)的增益參數(shù)值。
當(dāng)然,以上只是噪聲、不穩(wěn)定的原因之一,針對(duì)不同的原因,會(huì)有不同的解決辦法,如由機(jī)械共振引起的噪聲,在伺服方面可采取共振抑制,低通濾波等方法,總之,噪聲和不穩(wěn)定的原因,基本上都不會(huì)是由于伺服電機(jī)本身所造成。
換向器修理
1.換向器表面明顯不平(用手觸摸)或電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生火花,如第四種情況。此時(shí),拆下電樞,用精密機(jī)床加工變流器;
2.它基本上是平的,只有很少的傷痕或火花。在第二種情況下,在不拆下電樞的情況下,使用水砂紙手動(dòng)研磨端口1。研磨順序如下:首先,根據(jù)換向器外圓的弧度加工一個(gè)木工具,將幾種不同厚度的水砂紙切成與換向器一樣寬的長條,取出碳刷(請(qǐng)?jiān)诓鹣碌奶妓⒌氖直桶疾凵献鰳?biāo)記,以確保安裝過程中左右不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤的變化),用包有砂紙的木工具粘貼換向器,另一只手按電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,輕輕旋轉(zhuǎn)軸換向器進(jìn)行研磨。伺服電機(jī)維護(hù)用砂紙的厚度順序?yàn)閺拇值郊?xì)。當(dāng)一張砂紙?zhí)禑o法使用時(shí),更換另一張細(xì)砂紙和紙張,直到最細(xì)的水砂紙(或金相砂紙)用完。
伺服電機(jī)維護(hù)跳動(dòng)
進(jìn)給過程中有運(yùn)動(dòng),測速信號(hào)不穩(wěn)定,如編碼器有裂紋;接線端子接觸不良,如螺絲松動(dòng);當(dāng)運(yùn)動(dòng)發(fā)生在從正向運(yùn)動(dòng)到反向運(yùn)動(dòng)的換向瞬間時(shí),通常是由進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或伺服驅(qū)動(dòng)增益過大引起的。
伺服電機(jī)維修爬行現(xiàn)象
它們大多發(fā)生在起動(dòng)加速段或低速進(jìn)給,這通常是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈潤滑不良、伺服系統(tǒng)增益低和外部負(fù)載過大造成的。特別是,應(yīng)注意,用于伺服電機(jī)和滾珠絲杠之間連接的聯(lián)軸器由于連接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷(如裂紋)導(dǎo)致滾珠絲杠和伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)不同步,因此進(jìn)給運(yùn)動(dòng)既快又慢。