伺服電機(jī)應(yīng)用中zui常見(jiàn)的問(wèn)題是反饋編碼器的故障/損壞。

許多設(shè)備系統(tǒng)的診斷信息中不僅包含伺服電機(jī)的“反饋錯(cuò)誤”的提示，返回工廠修理的伺服電機(jī)的檢測(cè)報(bào)告中也經(jīng)常將問(wèn)題的原因指向反饋編碼器，表現(xiàn)為“應(yīng)用問(wèn)題”

這次，無(wú)錫華爾圣編碼器就引起伺服電機(jī)內(nèi)部的反饋編碼器故障和破損的原因進(jìn)行說(shuō)明。 可以考慮什么樣的東西？

作為伺服電機(jī)內(nèi)部幾乎wei一的電子元件，反饋編碼器可以說(shuō)是易損件，其損壞原因大致分為機(jī)械損傷、電氣損傷、環(huán)境影響等幾大類(lèi)。

機(jī)械損傷

伺服反饋的編碼器故障中zui常見(jiàn)的是各種機(jī)械損傷，包括由于機(jī)械振動(dòng)、碰撞、沖擊、磨損等因素導(dǎo)致的編碼器內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)(代碼輪、軸、軸承.等)的硬件損壞。

振動(dòng)

過(guò)大的機(jī)械振動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致編碼器代碼、軸、軸承的損傷。

在伺服反饋中，也有電機(jī)所在機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、電機(jī)需要隨著負(fù)載連續(xù)動(dòng)作.等由電機(jī)主體的振動(dòng)引起的振動(dòng)。 如果能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)主體的振動(dòng)強(qiáng)度控制在公稱振動(dòng)水平(加速度和頻率)的范圍內(nèi)，則這種振動(dòng)基本上可以直觀地避免這種振動(dòng)帶來(lái)電動(dòng)機(jī)和反饋，因此容易預(yù)防和避免。

另外，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，有時(shí)會(huì)隨著機(jī)械軸的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生振動(dòng)。 例如，在伺服電動(dòng)機(jī)軸的輸出側(cè)作用過(guò)大的軸向力，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)前后產(chǎn)生晃動(dòng)，從而產(chǎn)生編碼器機(jī)械軸的軸向振動(dòng)。 或者，伺服電機(jī)在運(yùn)行中，會(huì)在其輸出軸上長(zhǎng)期作用過(guò)大的徑向力，導(dǎo)致電機(jī)軸和軸承的磨損，進(jìn)而因高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的偏心而引起電機(jī)軸的強(qiáng)烈振動(dòng)等……。

這些振動(dòng)基本上與電動(dòng)機(jī)主體和設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)無(wú)關(guān)，與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的輸出軸的受力狀況和軸/軸承的磨損狀況密切相關(guān)，即使從電動(dòng)機(jī)自身看不到任何振動(dòng)，反饋編碼器也很可能會(huì)因這些異常的軸向和徑向振動(dòng)而損傷此外，由于這種振動(dòng)主要發(fā)生在電機(jī)內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械軸上，因此具有很強(qiáng)的隱蔽性，其危害往往被忽視。

但是，預(yù)防因電機(jī)軸的這種振動(dòng)導(dǎo)致的編碼器故障和損壞并不困難。 但是，在安裝、使用、維護(hù)伺服電機(jī)時(shí)，需要確認(rèn)運(yùn)行中的軸力和徑向力在產(chǎn)品的公稱限制范圍內(nèi)。沖擊

與所有機(jī)電產(chǎn)品一樣，伺服電機(jī)和反饋編碼器產(chǎn)品也有額定的耐沖擊加速度限制值。 較大的沖擊力可能會(huì)導(dǎo)致伺服編碼器的代碼盤(pán)、軸、軸承、集成電路基板和芯片損壞，甚至整個(gè)反饋編碼器的損壞和廢棄。

因此，在使用伺服電機(jī)時(shí)，在電機(jī)輸出軸上安裝各種傳動(dòng)軸蓋(正時(shí)帶輪、聯(lián)軸器、減速機(jī)套筒等)時(shí)，以及在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上安裝電機(jī)時(shí)，不能用力敲擊電機(jī)軸和殼體主體

磨損

另一個(gè)機(jī)械損傷是伺服反饋編碼器軸和軸承的磨損。 雖然不常見(jiàn)，但需要一定程度的重視。

這可能是電動(dòng)機(jī)軸的長(zhǎng)期振動(dòng)(軸向或徑向)引起的。 也有可能是電動(dòng)機(jī)軸的過(guò)轉(zhuǎn)速造成的，一般伺服電動(dòng)機(jī)很少過(guò)轉(zhuǎn)速，反饋編碼器的zui大允許轉(zhuǎn)速比伺服電動(dòng)機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速高很多，但反饋信號(hào)會(huì)受到干擾、伺服電動(dòng)機(jī)整定錯(cuò)誤、垂直負(fù)載失控

電氣損壞

即使是各種伺服反饋編碼器的故障，也經(jīng)常發(fā)生電氣損壞。

另一方面，伺服電機(jī)和編碼器的反饋線處于電磁兼容性差的機(jī)電系統(tǒng)環(huán)境時(shí)，該信號(hào)電路會(huì)受到強(qiáng)電磁干擾的干擾，瞬間產(chǎn)生ji高(數(shù)千伏至數(shù)萬(wàn)伏)的高頻浪涌電壓，可能會(huì)損壞編碼器信號(hào)電路。

另一方面，編碼器外部線路的異常，例如短路、斷線、誤接線、極性反轉(zhuǎn)、電源異常(脈動(dòng)等)等，也可能會(huì)導(dǎo)致伺服反饋的電氣故障和損壞。

前兩種故障應(yīng)該是比較純粹的電氣故障，和通用編碼器的電氣故障一樣。

另一種電氣損壞是伺服反饋所特有的，是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損傷造成的。 伺服電機(jī)運(yùn)行中，如果在其輸出軸上長(zhǎng)期作用過(guò)大的軸向或徑向力，導(dǎo)致軸和軸承磨損，電機(jī)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的金屬粉和粉塵，這些金屬粉附著在反饋編碼器的基板上時(shí)，可能會(huì)因短路而導(dǎo)致內(nèi)部電路故障或破損。

對(duì)環(huán)境的影響

這里所說(shuō)的環(huán)境首先是指放置有濕度、溫度、滴落、油污、粉塵、腐蝕等伺服電機(jī)的物理環(huán)境。

許多故障伺服電機(jī)返廠后的維護(hù)報(bào)告中，都提到了反饋編碼器受到污染物的侵害而損壞，如浸液、粉塵.等。這些污染物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部的原因很多，例如將IP54的伺服電機(jī)放置在需要用水沖洗的食品衛(wèi)生設(shè)備上等，電機(jī)自身的防護(hù)水平可能沒(méi)有受到較差的應(yīng)用環(huán)境的保護(hù)。 由于未安裝軸封的電機(jī)安裝在液體沿軸向飛散的環(huán)境中，或者電機(jī)插頭/插座的選擇不恰當(dāng)，因此可能會(huì)導(dǎo)致液體沿著電纜接口浸入電機(jī)內(nèi)部等不恰當(dāng)?shù)陌惭b使用方法。

因此，伺服電機(jī)自身的IP保護(hù)等級(jí)、產(chǎn)品應(yīng)用集成和運(yùn)行維護(hù)時(shí)的環(huán)境保護(hù)措施變得非常重要。

但是，光靠伺服電機(jī)的應(yīng)用保護(hù)是不夠的。 這是因?yàn)閷?duì)于伺服反饋來(lái)說(shuō)，還會(huì)受到電機(jī)內(nèi)部環(huán)境的影響。

從污染物方面來(lái)看，如上所述，伺服反饋編碼器的防護(hù)水平以IP20居多

~IP40在伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，如果在輸出軸上長(zhǎng)期作用過(guò)大的軸向或徑向力，則由于電動(dòng)機(jī)軸或軸承的磨損，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生大量的粉塵或碎片，不僅附著在反饋編碼器的基板上，還會(huì)因大量的堆積而導(dǎo)致電力這和伺服電機(jī)本身具有的保護(hù)等級(jí)關(guān)系不大。

觀察溫度面對(duì)伺服反饋編碼器的影響，主要來(lái)自伺服電機(jī)內(nèi)部。 繞組線圈連續(xù)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際溫度大多遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于周?chē)沫h(huán)境溫度，因此對(duì)安裝在電機(jī)軸末端的伺服反饋編碼器來(lái)說(shuō)是一大挑戰(zhàn)和威脅。 通常，伺服反饋的動(dòng)作溫度范圍極限有時(shí)會(huì)達(dá)到110C~ 120C，電機(jī)的運(yùn)行溫度過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致反饋編碼器內(nèi)部電路的動(dòng)作不穩(wěn)定、發(fā)熱損壞。 因此，合理規(guī)劃伺服電機(jī)的工作周期和運(yùn)行負(fù)載，防止產(chǎn)生過(guò)大的繞組溫度，對(duì)保護(hù)其內(nèi)部集成的反饋編碼器也很重要。

你沒(méi)有注意到電機(jī)軸的異常力從各個(gè)方面威脅到伺服反饋編碼器的正常動(dòng)作嗎？

針對(duì)上述伺服反饋編碼器可能損壞的故障原因，為了提高伺服電機(jī)用戶的應(yīng)用體驗(yàn)，近年來(lái)許多編碼器制造商對(duì)伺服反饋產(chǎn)品進(jìn)行了一些技術(shù)改進(jìn)。 例如：

為了提高伺服反饋元件對(duì)機(jī)械振動(dòng)和沖擊的耐受性，使用金屬(例如鎳合金)作為制作代碼輪的材料，或者使用半徑2mm左右的小尺寸代碼輪。

采用數(shù)字通信接口作為伺服反饋信號(hào)的輸出，提高系統(tǒng)對(duì)EMI電磁噪聲干擾的耐受性

增加短路保護(hù)、反極性保護(hù)、電源寬度電壓.等設(shè)計(jì)，降低用戶因操作(接線等)錯(cuò)誤而損壞元件的概率。采用金屬外殼，增加油封，提高伺服反饋的保護(hù)水平。

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