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交流伺服系統包括:伺服驅動(dòng)器、伺服電機和一個(gè)反饋傳感器(一般伺服電機自帶光電編碼器)。這些部件都在一個(gè)閉環(huán)系統中運行;驅動(dòng)器從外部接收參數信息,然后將電流輸送給電機,通過(guò)電機轉換成扭矩帶動(dòng)負載,負載根據自己的特進(jìn)行動(dòng)作或加減速,傳感器測量負載的位置,使驅動(dòng)裝置對設定信息值和實(shí)際位置值進(jìn)行比較,然后通過(guò)改變電機電流使實(shí)際位置值和設定信息值保持一致,當負載突然變化引起速度變化時(shí),編碼器獲知這種速度變化后會(huì )馬上反應給伺服驅動(dòng)器,驅動(dòng)器又通過(guò)改變提供給伺服電機的電流值來(lái)負載的變化,并重新返回到設定的速度。
交流伺服系統是一個(gè)響應的閉環(huán)系統,負載波動(dòng)和速度矯正之間的時(shí)間滯后響應是快的。
二、交流伺服電機振動(dòng)故障分析
以下對交流伺服電機振動(dòng)故障的分析主要從機械方面和電氣方面進(jìn)行。
1. 機械方面
(1)電機兩端和絲杠軸承座上的軸承磨損后間隙過(guò)大,或者軸承缺少潤滑脂后軸承滾動(dòng)體和保持架磨損嚴重造成負載過(guò)重。軸承磨損后間隙過(guò)大會(huì )造成電機轉子中心和絲杠中心存在同軸度誤差,使機械系統產(chǎn)生抖動(dòng)。軸承滾動(dòng)體和保持架磨損嚴重會(huì )造成摩擦力增加導致“堵轉”,“堵轉”在不至于導致“過(guò)載”的情況下,由于負載過(guò)重,會(huì )增加伺服系統的響應時(shí)間產(chǎn)生振動(dòng);
(2)電機轉子不平衡,電機轉子的動(dòng)平衡制造時(shí)有缺陷或使用后變差,就會(huì )產(chǎn)生形如“振動(dòng)電機”一樣的振動(dòng)源;
(3)轉軸彎曲,轉軸彎曲的情況類(lèi)似于轉子不平衡,除了會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)源也會(huì )產(chǎn)生電機轉子中心和絲杠中心的同軸度誤差,使機械傳動(dòng)系統產(chǎn)生抖動(dòng);
(4)聯(lián)軸器制造缺陷或使用后磨損會(huì )造成聯(lián)軸器兩部分的同軸度誤差,特別是使用鑄造的剛聯(lián)軸器,由于本身的制造差,產(chǎn)生同軸度誤差導致振動(dòng);
(5)導軌的平行度在制造時(shí)較差會(huì )導致伺服系統無(wú)法到達位置到無(wú)法停留在位置,這時(shí)伺服電機會(huì )不停的在努力尋找位置和系統反饋間徘徊,使電機連續的振動(dòng);
(6)絲杠與導軌平面的平行度誤差,絲杠在安裝過(guò)程中與導軌所在平面有平行度誤差也會(huì )使電機由于負載不均勻產(chǎn)生振動(dòng);
(7)絲杠彎曲,絲杠彎曲后絲杠除了受到軸向推力外還會(huì )受到變化的徑向力,彎曲大時(shí)徑向力大,彎曲小時(shí)徑向力小,同樣這種不應該存在的徑向力也會(huì )使機械傳動(dòng)系統產(chǎn)生振動(dòng)。
2. 電氣方面
導致交流伺服電機電氣方面的原因主要是伺服驅動(dòng)器的參數調整上。
(1)負載慣量,負載慣量的設置一般與負載的大小有關(guān),過(guò)大的負載慣量參數會(huì )使系統產(chǎn)生振動(dòng),一般的交流伺服電機可以自動(dòng)測量系統的負載慣量;
(2)速度比例增益,設置值越大,增益越,系統剛度越大,參數值根據具體的伺服驅動(dòng)器型號和負載情況確定,一般情況下,負載慣量越大,設定值越大,在系統不產(chǎn)生振動(dòng)的情況下,設定值盡量較大,但是增益越大,偏差越小,越產(chǎn)生振動(dòng);
(3)速度積分常數,一般情況下負載慣量越大,設定值越大,系統不產(chǎn)生振動(dòng)的情況下,設定值盡量較小,但是降低積分增益會(huì )使機床響應遲緩,剛變差;
(4)位置比例增益,設置值越大,增益越,剛度越大,相同頻率指令脈沖條件下,位置滯后量越小,數值太大可能會(huì )引起電機振動(dòng);
(5)加速度反饋增益,電機不轉時(shí),的偏移會(huì )被速度環(huán)的比例增益放大,速度反饋產(chǎn)生相應的轉矩,使電機來(lái)回抖動(dòng)。
三、交流伺服電機振動(dòng)故障根據現場(chǎng)判斷解決
知道了那些方面會(huì )導致交流伺服電機產(chǎn)生振動(dòng)故障,實(shí)際維修中如何將故障范圍進(jìn)一步縮小進(jìn)而鎖定故障原因是個(gè)難點(diǎn),需要結合具體的現場(chǎng)信息來(lái)綜合判斷。
(1)故障發(fā)生在新設備開(kāi)機調試后,發(fā)生在這個(gè)時(shí)段內的故障復雜,可能是由于機械制造方面的原因,也有可能是參數調整不正確的原因,需要一步步的排除,排除的原則是先排除簡(jiǎn)單的原因,后排除復雜的,如果是數控系統裝有兩臺以上相同的驅動(dòng)器和交流伺服電機,其中一臺電機產(chǎn)生振動(dòng),可以采用簡(jiǎn)單的“對換法”將兩臺交流伺服電機的伺服驅動(dòng)器對換,利用此法可以判斷問(wèn)題是否出在伺服驅動(dòng)器參數設置上;
(2)故障發(fā)生在設備運行使用很長(cháng)時(shí)間以后,這種情況基本可以排除伺服驅動(dòng)器參數設置問(wèn)題,因為如果參數設置不當,早就應該反映出問(wèn)題了;
(3)故障發(fā)生在剛剛開(kāi)機后,如果剛剛開(kāi)機交流伺服電機就產(chǎn)生振動(dòng),這種情況下可以確定是在數控系統自動(dòng)尋在機床原點(diǎn)時(shí)發(fā)生了機械卡阻導致電機不能到達位置或到達位置后產(chǎn)生反復,這種情況下一般是機械故障;
(4)故障發(fā)生在機床正在加工工件時(shí),這樣的情況先考慮是由于加工時(shí)負載增加而導致的振動(dòng),圍繞負載增加檢查原因;
(5)故障連續規律發(fā)生或斷續無(wú)規律發(fā)生,故障連續發(fā)生時(shí)說(shuō)明導致電機振動(dòng)的故障原因一直存在,而斷續無(wú)規律發(fā)生時(shí)說(shuō)明導致電機振動(dòng)的故障原因有時(shí)會(huì )發(fā)生變化,這種情況如果負載沒(méi)有很大的變化基本可以排除伺服驅動(dòng)器參數設置的原因。
導致交流伺服電機的振動(dòng)故障是多方面復雜的原因,從實(shí)際操作中總結發(fā)現機械故障或機械故障導致的電機故障原因比例較大,在排除這類(lèi)故障時(shí)需要掌握交流伺服系統的工作原理,了解哪些原因引起電機振動(dòng)故障,同時(shí)結合現場(chǎng)情況綜合判斷,才能*解決交流伺服電機的振動(dòng)故障。