伺服電機(jī)常見故障及潛在原因的分析

軸承

伺服電動(dòng)機(jī)通常在驅(qū)動(dòng)側(cè)和非驅(qū)動(dòng)側(cè)放置軸承，以連接和支撐電動(dòng)機(jī)軸。其中，驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承必須承受外部機(jī)械連接的軸向和/或徑向載荷，并且尺寸和軸載荷通常較大。伺服電機(jī)球軸承通常具有雙重保護(hù)和永久潤(rùn)滑特性，在正常使用條件下不需要維護(hù)。

缺陷現(xiàn)象

軸承故障是最常見的電動(dòng)機(jī)故障之一。超過(guò)一半的伺服電機(jī)故障是伺服電機(jī)中最重要的磨損部件，通常是由于軸承問(wèn)題引起的。電機(jī)旋轉(zhuǎn)且電機(jī)軸嚴(yán)重卡塞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)各種特定癥狀，例如抖動(dòng)和異常噪音。

值得注意的是，如果不及時(shí)處理軸承故障，通常會(huì)發(fā)生二次損壞。例如，軸承上的生銹碎屑會(huì)飛入制動(dòng)器或電機(jī)編碼器，造成更大的損失。

可能的原因

影響電動(dòng)機(jī)軸承壽命的因素包括軸向載荷，徑向載荷，電動(dòng)機(jī)速度，工作溫度以及作用在軸承上的軸承額定參數(shù)。軸承故障的原因很多，常見原因有：

機(jī)械負(fù)載不正確（例如，過(guò)載，徑向未對(duì)準(zhǔn)，軸向推力，皮帶張緊問(wèn)題）

過(guò)多的振動(dòng)和沖擊

速度過(guò)大

軸電流

過(guò)熱（導(dǎo)致潤(rùn)滑損失）

濕或液體流入

污染物（例如，不相容的油脂，濕氣凝結(jié)，灰塵/污染物污染）

對(duì)策

使用伺服電機(jī)時(shí)，不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定負(fù)載。

如果有軸向電流，請(qǐng)?zhí)砑訉?dǎo)電刷或使用帶有絕緣軸承的電機(jī)。

伺服電機(jī)的預(yù)防性維護(hù)

定期維護(hù)可以避免意外停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，但這不是最經(jīng)濟(jì)的選擇。由于在不同應(yīng)用中的不同工作條件，軸承的磨損情況也有所不同。通過(guò)使用連接到電動(dòng)機(jī)的智能傳感器分析電動(dòng)機(jī)的實(shí)際使用情況（或由智能編碼器提供的診斷信息），可以實(shí)現(xiàn)更有針對(duì)性的維護(hù)。

如果軸承異常或使用壽命到期，則必須及時(shí)更換軸承。備用軸承的品牌應(yīng)與原始軸承盡可能相同。拆卸軸承需要專用于軸承的拉模，并且在組裝軸承時(shí)建議采用冷壓方法（加熱方法容易造成軸承內(nèi)部油脂的流失）。

軸封

對(duì)于暴露于環(huán)境污染中的電機(jī)應(yīng)用（尤其是電機(jī)軸和機(jī)械設(shè)備之間的連接），伺服電機(jī)通常需要配備油封。電機(jī)軸上的工業(yè)級(jí)骨架油封會(huì)阻塞污染物（油，雜質(zhì)），從而延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。軸封很容易磨損，必須定期檢查和更換。

缺陷現(xiàn)象

軸封磨損

可能的原因

意外損壞

正常磨損

對(duì)策

預(yù)防性維護(hù)

根據(jù)使用情況，建議每3個(gè)月更換一次，最長(zhǎng)期限不超過(guò)12個(gè)月。

定子和繞組

繞組問(wèn)題是伺服電機(jī)中第二常見的故障。

缺陷現(xiàn)象

如果繞組出現(xiàn)故障，則電動(dòng)機(jī)的一部分會(huì)短路，并且電動(dòng)機(jī)會(huì)燒毀。

可能的原因

重載

超壓

缺少步驟

接線錯(cuò)誤

驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置不正確

環(huán)境溫度過(guò)高。

冷卻單元故障

物理傷害

對(duì)策

使用伺服電機(jī)時(shí)，不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定負(fù)載。

一段時(shí)間內(nèi)的當(dāng)前和當(dāng)前累積監(jiān)視

低溫監(jiān)控

轉(zhuǎn)子和軸

與異步電動(dòng)機(jī)不同，伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常由永磁體組成。永磁體通過(guò)飾面或埋入固定在電動(dòng)機(jī)的軸上。

缺陷現(xiàn)象

軸損壞并變形

磁性片剝落

可能的原因

可能的原因包括過(guò)度振動(dòng)（例如，徑向未對(duì)準(zhǔn)，軸向推力，占空比變化很大）。

啟動(dòng)或反向太多，或啟動(dòng)/反向間隔太短。

過(guò)熱（例如，較高的環(huán)境溫度，過(guò)載或轉(zhuǎn)子鎖定操作）

意外崩潰

對(duì)策

以額定負(fù)載運(yùn)行

防止意外碰撞

電機(jī)反饋設(shè)備（旋轉(zhuǎn)變壓器，編碼器等）

電機(jī)反饋設(shè)備將位置信號(hào)反饋給驅(qū)動(dòng)器，以便驅(qū)動(dòng)器輸出正確的電流以進(jìn)行精確的位置控制。多圈絕對(duì)值編碼器還具有記錄圈數(shù)的能力。采用備用電池技術(shù)的多圈絕對(duì)編碼器使用外部電池的電能來(lái)記錄轉(zhuǎn)子速度信息。但是，機(jī)械齒輪結(jié)構(gòu)的多圈編碼器可以通過(guò)霍爾原理無(wú)需維護(hù)而永久記錄圈數(shù)，但是成本相對(duì)較高。

缺陷現(xiàn)象

缺少0位置（轉(zhuǎn)數(shù)）。

旋轉(zhuǎn)變壓器或編碼器已磨損。

玻璃編碼盤損壞。

編碼器電氣故障

可能的原因

對(duì)于帶有備用電池的編碼器，應(yīng)首先檢查電池狀態(tài)，因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中電池電量可能會(huì)用完并失去零位。

由于上述電動(dòng)機(jī)軸承故障的二次損壞，電動(dòng)機(jī)軸承問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器的機(jī)械磨損。

長(zhǎng)期的電動(dòng)機(jī)軸電流不僅會(huì)作用在電動(dòng)機(jī)本身的軸承上，還會(huì)損壞編碼器中內(nèi)置的軸承，這會(huì)燃燒并損壞編碼器軸承。

光學(xué)編碼器的玻璃軟線盤在運(yùn)輸或安裝在車輛中時(shí)，容易因震動(dòng)和撞擊而斷裂。尤其是在向電機(jī)軸添加鑰匙銷，皮帶輪或聯(lián)軸器時(shí)，請(qǐng)勿敲打電機(jī)軸。

除了編碼器接線錯(cuò)誤外，由于接線錯(cuò)誤而引起的電磁干擾也是編碼器電氣故障的主要原因之一。

對(duì)策

根據(jù)特定的應(yīng)用環(huán)境，電池壽命通常為一年或幾年。定期更換電池可以減少發(fā)生此類事故的風(fēng)險(xiǎn)?；蛄硪环N方法是切換到機(jī)械多圈絕對(duì)編碼器。

電機(jī)安裝必須可靠接地。對(duì)于軸電流，必須考慮使用絕緣軸承和絕緣編碼器或安裝電動(dòng)機(jī)軸接地裝置。

如果在電機(jī)安裝過(guò)程中不可避免（例如安裝皮帶輪或聯(lián)軸器），請(qǐng)卸下編碼器并保存，然后在完成所有機(jī)器安裝后再安裝編碼器。在這種情況下，必須在伺服驅(qū)動(dòng)器中再次調(diào)整編碼器的相角。

避免代碼磁盤錯(cuò)誤的另一種方法是使用近年來(lái)流行的金屬代碼磁盤編碼器。與玻璃簾線盤相比，金屬簾線盤的抗振性和抗沖擊性有很大的提高，其分辨率和精度可以與玻璃簾線盤相似。

制動(dòng)裝置（制動(dòng)）

電動(dòng)機(jī)制動(dòng)器用于在斷電時(shí)制動(dòng)電動(dòng)機(jī)軸，以防止旋轉(zhuǎn)。當(dāng)制動(dòng)器通電時(shí)，制動(dòng)器被釋放。

缺陷現(xiàn)象

聲音異常

無(wú)法關(guān)閉

無(wú)制動(dòng)（鎖定）

可能的原因

由于軸承缺陷而引起的異物侵入是異常制動(dòng)噪音的常見主要原因。

其次，制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路的故障導(dǎo)致制動(dòng)器在強(qiáng)制切斷電源的狀態(tài)下運(yùn)行，這也可能損壞制動(dòng)器。

對(duì)策

值得注意的是，當(dāng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)固定裝置為電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，會(huì)加速制動(dòng)器的磨損，這會(huì)加速制動(dòng)器的磨損。

冷卻裝置

大多數(shù)中小功率伺服電機(jī)都是自冷卻的。對(duì)于大功率或特殊用途的伺服電機(jī)，空氣冷卻或液體冷卻也是常見的。

缺陷現(xiàn)象

風(fēng)扇搖動(dòng)或凍結(jié)。

冷卻液泄漏

可能的原因

大多數(shù)風(fēng)扇故障是由灰塵引起的。這是因?yàn)殡S著時(shí)間的流逝，灰塵會(huì)積聚在風(fēng)扇的葉片上。隨著刀片上的負(fù)載增加，它將振動(dòng)并損壞刀片。

大多數(shù)冷卻液泄漏發(fā)生在接頭處，而密封缺陷通常是問(wèn)題的關(guān)鍵。

意外撞擊造成的物理?yè)p壞。

對(duì)策

為風(fēng)扇添加過(guò)濾器并定期更換

定期檢查冷卻單元

電氣連接裝置

這包括接線盒和插座。

問(wèn)題和原因

作為未磨損的零件，連接設(shè)備的故障大部分是機(jī)械損壞。

對(duì)策

使用時(shí)要小心，以免發(fā)生意外。

聯(lián)軸器和皮帶輪

需要使用防扭轉(zhuǎn)固定聯(lián)軸器或加強(qiáng)皮帶來(lái)連接電動(dòng)機(jī)軸。再次檢查一段時(shí)間后，由于頻繁的加速/減速，聯(lián)軸器或皮帶可能會(huì)松動(dòng)或打滑。

問(wèn)題和原因

在安裝聯(lián)軸器和皮帶輪期間，對(duì)軸的嚴(yán)重撞擊會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)軸承和/或編碼器的災(zāi)難性損壞。

對(duì)策

因此，在安裝或拆卸過(guò)程中，嚴(yán)禁使用工具撞擊軸，聯(lián)軸器或皮帶輪。嘗試從電動(dòng)機(jī)軸上卸下設(shè)備時(shí)，請(qǐng)使用液壓裝置將其從軸端拉出。