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发布时间 : 2018-04-17 14:07:00      访问量 : 513次

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在伺服电机的运用中,最常见的问题就要算是反应编码器的毛病 / 损坏了。



不只是在许多设备体系的确诊信息中,常常会有关于伺服电机“反应过错”的提示,而且在那些返厂修理的伺服电机的检测陈述中,也往往会有很大一部分将问题原因指向反应编码器,许多时分乃至会呈现所谓“运用问题”的表述,意思是说,“非产品质量问题,用户须为此负责”。




本期,我们就来聊聊,引起伺服电机内部反应编码器毛病和损坏的原因,可能会有哪些?


作为伺服电机内部几乎仅有的电子元器件,反应编码器真的能够算的上是易损部件了,其损坏原因大致能够分为机械损害、电气损坏和环境影响...等几个方面。


机械损害


伺服反应编码器毛病中最常见的就是各种机械损害,包含由于机械振荡、磕碰、冲击、磨损等要素形成的编码器内部元件结构(码盘、轴和轴承...等)的硬件损坏。


振荡


过大的机械振荡极有可能形成编码器码盘、轴和轴承的损害。



关于伺服反应来说,有些振荡是由电机本体的振荡引起的,例如:电机所在的机械结构的振荡、电机需求随负载接连运动...等等,这种情况是比较简单避免和避免的,由于这种振荡看上去就比较直观,也简单丈量和采取纠正办法,只需能够将电机本体的振荡强度操控在其标称的振荡等级(加速度和频率)规模内,就基本上能够避免这种振荡对伺服电机和反应带来的危害了。



还有一些情况,振荡是在电机作业过程中伴随机械轴旋转而引起的,例如:伺服电机轴输出侧遭到过大的轴向力效果,在作业时发作前后窜动形成编码器机械轴的轴向振荡;或许,伺服电机在作业时,其输出轴长时间遭到过大的径向力效果,形成电机轴和轴承的磨损,进而使得电机轴在高速旋转时因偏疼而发生激烈振荡...等等。



这些振荡基本上与电机本体和设备机械结构的振荡没有太大联系,而是和电机作业时其输出轴的受力情况以及轴 / 轴承的磨损情况密切相关的,即便从电机本身看不出任何振荡,反应编码器也很有可能由于这些反常的轴向或径向振荡而受损;一起由于此类振荡首要发作在电机内部高速旋转的机械轴上,具有很强的隐蔽性,其危害往往会被人们忽视。



不过,要避免这种因电机轴振荡形成的编码器毛病或损坏也并不难,只是需求在伺服电机的装置、运用和维护时,保证其在作业过程中轴向力和径向力在产品标称的限值规模以内。


冲击


和所有机电类产品相同,伺服电机和反应编码器产品也会有额外的抗冲击加速度限值标称。过大的冲击力将可能导致伺服编码器码盘、轴、轴承、集成线路板和芯片的损坏、乃至整个反应编码器的损毁和作废。



因而,在运用伺服电机过程中,须尽量避免其本体遭到任何外力的碰击,尤其要避免对电机输出轴的抵触和敲击,不管是来自轴向或径向的,例如:在往电机输出轴上装置各种传动轴套(同步带轮、联轴器、减速机轴套...等等)时,或许在将电机装置到传动组织的过程中,切勿用力敲击电机轴和外壳本体。


磨损


另一种机械损害,就是伺服反应编码器轴和轴承的磨损。虽然并不是很常见,但也需求引起一定的注重。



它有可能是由于电机轴长时间振荡(轴向或径向)形成的;也有可能是由于电机轴超速作业而引起的,虽然一般伺服电机很少呈现超速作业的情况,而且反应编码器的最大答应转速要比伺服电机的峰值转速高出许多,但是在某些反常情况下,例如:反应信号遭到搅扰、伺服电机整定过错、笔直负载失控坠落...等等,反应编码器由于电机“被”超速作业而受损的危险仍是仍然存在的。


电气损坏


在各种伺服反应编码器毛病中,电气损坏也是常常发作的。



一方面,当伺服电机或 / 和编码器反应线路处在电磁兼容功能较差的机电体系环境中时,在其信号回路上可能会由于遭到较强电磁噪声搅扰而瞬间发生极高(几千乃至上万伏特)的高频冲击电压,导致编码器信号电路的损坏。


另一方面,编码器外部线路的反常,例如:短路、断路、接错线、极性接反、电源反常(如波动)...等等,也都有可能形成伺服反应的电气毛病或损坏。


前面两种毛病应该算是比较朴实的电气毛病,和通用编码器的电气毛病是相同的。



还有一种电气损坏是伺服反应所特有的,是由于电机的机械损害而引起的。假如伺服电机在作业时,因其输出轴长时间遭到过大的轴向或径向力效果,形成轴和轴承的磨损,就会在电机内部发生很多金属屑和粉尘,当这些金属粉尘附着在反应编码器的线路板上时,极有可能因短路而形成其内部电路的毛病或损坏。


环境影响


这儿所说的环境,首要当然仍是指伺服电机所在的物理环境,包含:湿度、温度、滴液、油污、粉尘、腐蚀...等等。



许多毛病伺服电机返厂后的修理陈述里,都会说到反应编码器因遭到污染物的侵蚀而损坏,例如:浸液、粉尘...等等。



这些污染物进入电机内部原因许多,可能是电机本身防护等级不足以抵挡恶劣的运用环境,例如:将 IP54 的伺服电机置于需求用水冲洗的食物卫生设备...;也可能是不妥的装置运用方法形成的,例如:将没有装置轴封的电机轴向上装置在有液体飞溅的环境中,或许因电机插头 / 插座选用不妥使得液体沿其电缆接口渗入电机内部...等等。



因而,伺服电机本身的 IP 防护等级,以及产品运用集成和作业维护时所采取的环境防护办法就显得非常重要了。



不过,只是做好对伺服电机的运用防护仍是远远不够的,由于关于伺服反应来说,它还会遭到电机内部环境的影响。



从污染物方面看,正像前文所说,伺服反应编码器的防护等级大都在 IP20

~ IP40,假如伺服电机在作业时,其输出轴长时间遭到过大的轴向或径向力效果,会形成电机轴和轴承的磨损,从而在电机内部发生很多粉尘和碎屑,它们不只可能会由于附着在反应编码器的线路板上导致其内部电路的损坏,也有可能由于很多堆积而影响电气元件的散热和机械轴承的润滑。而这其实和伺服电机本身所具有的防护等级并没有太大联系。



而假如再看温度方面临伺服反应编码器的影响,则首要就是来自于伺服电机内部了,由于其绕组线圈在接连作业时的实践温度往往远高于周围环境温度,这关于紧贴在电机轴结尾装置着的伺服反应编码器来说,是一个极大的挑战和要挟。一般伺服反应的作业温度规模极限可达 +110°C ~ +120°C,过高的电机作业温度,将可能导致反应编码器内部电路作业不稳定乃至发热损坏。因而,合理规划伺服电机的动作周期和作业负荷,避免呈现过高的绕组温度,关于维护其内部集成的反应编码器,也是十分重要的。


⚠️  有没有发现,电机轴反常受力是会从各个方面要挟到伺服反应编码器的正常作业的。



针对上面这些可能形成伺服反应编码器损坏的毛病原因,为了提高伺服电机用户的运用体会,这些年不少编码器厂家都对旗下伺服反应产品作出了一些技术上的改善,例如:

为了提高伺服反应元件抗机械振荡和冲击的才能,运用金属(如镍合金)作为制作码盘的资料,或运用小尺度(如半径仅为 2mm)的码盘;

选用数字通讯接口作为伺服反应信号输出,以提高体系抗 EMI 电磁噪声搅扰的才能;

增加短路维护、反极性维护、电源宽电压...等设计,以削减用户由于操作(如接线)过错而引起元件损坏的机率;

选用金属外壳、增加油封,以提高伺服反应的防护等级;

......



不过,不管产品有哪些改善和开展,我仍是要提示我们不要忘掉,严厉依照产品的装置运用要求对伺服电机进行合理的运用操作。


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