如何使用(yòng)伺服電(diàn)機分(fēn)析和排除 如何維護伺服電(diàn)機控制器軸承過熱的原因

        數控機床上使用(yòng)的伺服驅動器，大多(duō)是專用(yòng)的直流伺服電(diàn)動機，如改進型直流電(diàn)動機、小(xiǎo)慣量直流電(diàn)動機，永磁式直流伺服電(diàn)動機、無刷直流電(diàn)動機等。自20世紀so年代中(zhōng)期以來，以交流異步電(diàn)動機和永磁同步電(diàn)動機為(wèi)基礎的交流進給驅動得,到了迅速的發展，它是機床進給驅動發展的一個方向。由于數控機床對伺服系統提出了嚴格的技(jì )術要求，伺服電(diàn)機驅動器也對其自身的執行機構——電(diàn)動機提出了嚴格的要求。1 )電(diàn)動機應能(néng)承受頻繁啓動、制動和反轉。2 )電(diàn)動機應具(jù)有(yǒu)大的較長(cháng)時間的過載能(néng)力，以滿足低速大轉矩的要求。 一般直流伺服電(diàn)動機要求在數分(fēn)鍾内過載4—6倍而不損壞。3 )從zui低速到zui高速電(diàn)動機都能(néng)幹穩運轉，轉矩波動小(xiǎo)，尤其在低速(如o.1r/min)或更低速時，仍有(yǒu)平穩的速度而無爬行現象。4 )為(wèi)滿足快速響應的要求，伺服驅動器應有(yǒu)較小(xiǎo)的轉動慣量和大的堵轉轉矩，并具(jù)有(yǒu)盡可(kě)能(néng)小(xiǎo)的時間常數和啓動電(diàn)壓。電(diàn)動機應具(jù)有(yǒu)耐受4000rad/s2以上角加速度的能(néng)力，才能(néng)保證電(diàn)動機可(kě)在0.2s以内從靜止啓動到額定轉速。

        伺服電(diàn)機的選型及故障處理(lǐ)、 一、伺服電(diàn)機原理(lǐ) 伺服電(diàn)機(servomotor)是指在伺服系統中(zhōng)控制機械元件運轉的發動機。伺服電(diàn)機可(kě)以控制速度，位置精(jīng)度非常準确，可(kě)以将電(diàn)壓信号轉化為(wèi)轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電(diàn)機轉子轉速受輸入信号控制，并能(néng)快速反應，在自動控制系統中(zhōng)，用(yòng)作(zuò)執行元件，可(kě)把所收到的電(diàn)信号轉換成電(diàn)動機軸上的角位移或角速度輸出。“伺服”一詞源于希臘語“奴隸”的意思，“伺服電(diàn)機”可(kě)以理(lǐ)解為(wèi)絕對服從控制信号指揮的電(diàn)機：在控制信号發出之前，轉子靜止不動，當控制信号發出時，轉子立即轉動；當控制信号消失時，轉子能(néng)即時停轉。因此伺服電(diàn)機指的是随時跟随命令進行動作(zuò)的一種電(diàn)機，是以其工(gōng)作(zuò)性質(zhì)命名(míng)的。伺服主要靠脈沖來定位，伺服電(diàn)機接收到一個脈沖就會旋轉一個脈沖對應的角度，從而實現位移。伺服本身帶有(yǒu)編碼器，具(jù)備發出脈沖的功能(néng)，所以伺服電(diàn)機每旋轉一個角度，就會發出對應數量的脈沖。等于是把電(diàn)機旋轉的詳細信息反饋回去，形成閉環。這樣的話，系統就會知道發了多(duō)少脈沖給電(diàn)機，同時又(yòu)收了多(duō)少脈沖回來，這樣就能(néng)很(hěn)精(jīng)準的控制電(diàn)機的轉動，實現非常精(jīng)準的定位。 二、伺服電(diàn)機分(fēn)類 1、直流伺服 結構簡單控制容易。但從實際運行考慮，直流伺服電(diàn)動機引入了機械換向裝(zhuāng)置，成本高，故障多(duō)，維護困難，經常因碳刷産(chǎn)生的火花(huā)影響生産(chǎn)，會産(chǎn)生電(diàn)磁幹擾。而且碳刷需要維護更換。機械換向器的換向能(néng)力，也限制了電(diàn)動機的容量和速度。交流伺服 分(fēn)為(wèi)永磁同步伺服電(diàn)機和異步伺服電(diàn)機。目前運動控制基本都用(yòng)同步電(diàn)機。永磁同步伺服電(diàn)機内部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電(diàn)形成電(diàn)磁場，轉子在此磁場的作(zuò)用(yòng)下轉動，同時電(diàn)機自帶的編碼器反饋信号給驅動器，驅動器根據反饋值與目标值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電(diàn)機的精(jīng)度決定于編碼器的精(jīng)度（線(xiàn)數）。特點如下： 1、控制速度非常快，從啓動到額定轉速隻需幾毫秒(miǎo)；而相同情況下異步電(diàn)機卻需要幾秒(miǎo)鍾。 2、啓動扭矩大，可(kě)以帶動大慣量的物(wù)體(tǐ)進行運動。 l 3、功率密度大，相同功率範圍下相比異步電(diàn)機可(kě)以把體(tǐ)積做得更小(xiǎo)、重量做得更輕。 4、運行效率高。 l 5、可(kě)支持低速長(cháng)時間運行。 l 6、斷電(diàn)無自轉現象，可(kě)快速控制停止動作(zuò)。 7、控制和響應性能(néng)比異步伺服電(diàn)機高很(hěn)多(duō)。

        直線(xiàn)電(diàn)機容易改變形狀的特點可(kě)以使采用(yòng)線(xiàn)性直線(xiàn)機構的各種裝(zhuāng)置實現小(xiǎo)型化和輕量化。7.一體(tǐ)化和集成化 電(diàn)動機、反饋、控制、驅動、通訊的縱向一體(tǐ)化成為(wèi)當前小(xiǎo)功率伺服系統的一個發展方向。有(yǒu)時我們稱這種集成了驅動和通訊的電(diàn)機叫智能(néng)化電(diàn)機(SmartMotor)，有(yǒu)時我們把集成了運動控制和通訊的驅動器叫伺服電(diàn)機控制器。電(diàn)機、驅動和控制的集成使三者從設計、制造到運行、維護都更緊密地融為(wèi)一體(tǐ)。但是這種方式面臨更大的技(jì )術挑戰(如可(kě)靠性)和工(gōng)程師使用(yòng)習慣的挑戰，因此很(hěn)難成為(wèi)主流，在整個伺服市場中(zhōng)是一個很(hěn)小(xiǎo)的有(yǒu)特色的部分(fēn)。8.通用(yòng)化 通用(yòng)型驅動器配置有(yǒu)大量的參數和豐富的菜單功能(néng)，便于用(yòng)戶在不改變硬件配置的條件下,方便地設置成V/F控制、無速度傳感器開環矢量控制、閉環磁通矢量控制、永磁無刷交流伺服電(diàn)動機控制及再生單元等五種工(gōng)作(zuò)方式控制工(gōng)程網版權所有(yǒu)，适用(yòng)于各種場合，可(kě)以驅動不同類型的電(diàn)機，比如異步電(diàn)機、交流伺服電(diàn)機、無刷直流電(diàn)機、步進電(diàn)機，也可(kě)以适應不同的傳感器類型甚至無位置傳感器。可(kě)以使用(yòng)電(diàn)機本身配置的反饋構成半閉環控制系統，也可(kě)以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構成高精(jīng)度全閉環控制系統。9.從故障診斷到預測性維護 随着機器安(ān)全标準的不斷發展，傳統的故障診斷和保護技(jì )術(問題發生的時候判斷原因并采取措施避免故障擴大化)已經落伍，最新(xīn)的産(chǎn)品嵌入了預測性維護技(jì )術，使得人們可(kě)以通過Internet及時了解重要技(jì )術參數的動态趨勢，并采取預防性措施。比如：關注電(diàn)流的升高，負載變化時評估尖峰電(diàn)流，外殼或鐵芯溫度升高時監視溫度傳感器，以及對電(diàn)流波形發生的任何畸變保持警惕。10.小(xiǎo)型化和大型化 無論是永磁無刷伺服電(diàn)機還是步進電(diàn)機都積極向更小(xiǎo)的尺寸發展，比如20，28，35mm外徑;同時也在發展更大功率和尺寸的機種，已經看到500KW永磁伺服電(diàn)機的出現。體(tǐ)現了向兩極化發展的傾向。

        伺服電(diàn)機采用(yòng)恒流驅動技(jì )術，并在靜态和低速下，電(diàn)流會維持恒定，以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度，電(diàn)機内部反電(diàn)勢升高，電(diàn)流将逐步下降，力矩也會下降。因此，因銅損帶來的發熱情況就與速度相關了。靜态和低速時一般發熱高，高速時發熱低。但是鐵損變化的情況卻不盡然，而電(diàn)機整個的發熱是二者之和。　　直流伺服電(diàn)機,它包括定子、轉子鐵芯、電(diàn)機轉軸、伺服電(diàn)機繞組換向器、伺服電(diàn)機繞組、測速電(diàn)機繞組、測速電(diàn)機換向器,所述的轉子鐵芯由矽鋼沖片疊壓固定在電(diàn)機轉軸上構成。直流電(diàn)機有(yǒu)着良好精(jīng)确的速度控制特征不說，還有(yǒu)可(kě)以再整個速度區(qū)内實現平滑控制，幾乎沒有(yǒu)任何振蕩，高效率，不發熱。伺服電(diàn)機可(kě)分(fēn)為(wèi)交流和直流,交流伺服電(diàn)機内部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電(diàn)形成電(diàn)磁場，轉子在此磁場的作(zuò)用(yòng)下轉動，同時電(diàn)機自帶的編碼器反饋信号給驅動器，驅動器根據反饋值與目标值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電(diàn)機的精(jīng)度決定于編碼器的精(jīng)度.　　控制精(jīng)度不同，交流伺服電(diàn)機的控制精(jīng)度由電(diàn)機軸後端的旋轉編碼器保證。對于帶标準2500線(xiàn)編碼器的電(diàn)機而言，由于驅動器内部采用(yòng)了四倍頻技(jì )術，其脈沖當量為(wèi)360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電(diàn)機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電(diàn)機轉一圈，即其脈沖當量為(wèi)360°/131072=9.89秒(miǎo)。　　然而交流電(diàn)機的特性是比較軟，當達到額定力矩後，如果負載力矩增加，就很(hěn)容易造成突然的失速。但是直流電(diàn)動機具(jù)有(yǒu)響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具(jù)備可(kě)提供額定轉矩的性能(néng)。 交流電(diàn)機雖然沒有(yǒu)碳刷及整流子，免維護、堅固、應用(yòng)廣，但特性上若要達到相當于直流電(diàn)機的性能(néng)須用(yòng)複雜控制技(jì )術才能(néng)達到。現今半導體(tǐ)發展迅速功率組件切換頻率加快許多(duō)，提升驅動電(diàn)機的性能(néng)。　　　通常各類伺服電(diàn)機，内部都是有(yǒu)鐵芯和繞組線(xiàn)圈的。繞組有(yǒu)電(diàn)阻，通電(diàn)會産(chǎn)生損耗，損耗大小(xiǎo)與電(diàn)阻和電(diàn)流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電(diàn)流不是标準的直流或正弦波，還會産(chǎn)生諧波損耗；鐵心有(yǒu)磁滞渦流效應，在交變磁場中(zhōng)也會産(chǎn)生損耗，其大小(xiǎo)與材料，電(diàn)流，頻率，電(diàn)壓有(yǒu)關，這叫鐵損。 銅損和鐵損都會以發熱的形式表現出來，從而影響電(diàn)機的效率。伺服電(diàn)機廠家">伺服電(diàn)機廠家一般追求定位精(jīng)度和力矩輸出，效率比較低，電(diàn)流一般比較大，且諧波成分(fēn)高，電(diàn)流交變的頻率也随轉速而變化，因而步進電(diàn)機普遍存在發熱情況，且情況比一般交流電(diàn)機嚴重。　　因此，在微處理(lǐ)機和專用(yòng)的芯片的速度亦越來越快條件下，直流電(diàn)動機将在國(guó)内和國(guó)外的各個市場将有(yǒu)更大的快速發展。

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來源：機電(diàn)設備網