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怎样应用伺服电机常见的故障 如何维护伺服电机的选型及故障处理

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电机网管理员 发表于 2020-6-4 16:13:12 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
伺服电机是一种补助马达加速的设备,伺服机电控制速度、位置非常准确.伺服机电就是闭环控制器控制的电机,比普通电机多个编码器反馈,能够根据给定和反馈来计算输出目标值,控制电机的运动速度及位移的机械.通常伺服机电的控制方法有:  伺服电机一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。内的PID环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行PID调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算,动态响应快。  第2环是位置环,它是外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或终负载间构建,要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算,此时的系统运算量大,伺服电机厂家动态响应速度也慢.  第3环是速度环,通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流的控制以达到对速度和位置的相应控制。1、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加整个系统的定位精度。2.转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。3、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,伺服电机厂家通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
        数控机床上使用的伺服驱动器,大多是专用的直流伺服电动机,如改进型直流电动机、小惯量直流电动机,永磁式直流伺服电动机、无刷直流电动机等。自20世纪so年代中期以来,以交流异步电动机和永磁同步电动机为基础的交流进给驱动得,到了迅速的发展,它是机床进给驱动发展的一个方向。由于数控机床对伺服系统提出了严格的技术要求,伺服电机驱动器也对其自身的执行机构——电动机提出了严格的要求。1 )电动机应能承受频繁启动、制动和反转。2 )电动机应具有大的较长时间的过载能力,以满足低速大转矩的要求。 一般直流伺服电动机要求在数分钟内过载4—6倍而不损坏。3 )从zui低速到zui高速电动机都能干稳运转,转矩波动小,尤其在低速(如o.1r/min)或更低速时,仍有平稳的速度而无爬行现象。4 )为满足快速响应的要求,伺服驱动器应有较小的转动惯量和大的堵转转矩,并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电动机应具有耐受4000rad/s2以上角加速度的能力,才能保证电动机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。
        其调整角度范围如图7:    2.2.5固定编码器  --对ERN1387.001/020编码器来说,用M5*50螺栓穿过中心孔将其固定  --对EQN1325.001编码器来说,用M5*70螺栓穿过中心孔将其固定  注意固定时用力要适当,防止编码器旋转。然后安上固定支持盘的2条螺丝,把电源线插头插上,盖上金属外壳,保证电源线顺利地放在外壳的槽内,并使屏蔽层和金属外壳良好接触,安上固定外壳的螺丝。  2.2.6试验电机  编码器安装好后,装上电机端盖,在工作台案上连接好电机的动力电缆和反馈电缆,先进行电机的空载试验。给机床送电,待机床起动方式组就绪后,可点动试验电机,如果电机能够正常转动无报警、无飞车现象,说明编码器安装成功。否则还需拆下重新进行安装,若直接在机床上试车如果出现飞车现象,将会严重损坏机床的机械部分。  2.2.7将电机安装到机床上  电机空载试验好后,即可将其安装到机床上,然后再通电试车,检验其运动性能,通过参数观察电机电流和负荷情况,了解电机所带轴的运动情况,并根据需要随时进行调整。  三、操作中容易出现的错误及应注意的问题  第一、 安装支持盘时要确保支持盘面和编码器的底面保持平行,并注意其间距及公差范围。否则在旋转过程中容易损坏支持盘或编码器轴。  第二、 要注意电机轴上的标记,如图4,这个标记随电机型号不同,其所处的方向亦不一样。例如我在修理1FT608电机时,一开始没有认识到这个标记的重要性,没细看电机轴上的的标记,结果装上后试验电机时出现飞车现象,马上压下急停开关紧急停车,才没有造成电机的损坏。  第三、要注意编码器上的标记,对ERN1387.001/020编码器来说,玻璃盘和电路板上的标记较清楚,也容易调整。而对编码器EQN1325.001来说,齿轮上的标记是一个小黑点,如果将标记对偏后将出现报警或飞车,飞车现象导致的后果较严重,必须引起足够的重视。常见的报警内容有:  26020 axis x hardware fault during encoder initialization  300504 axis x drive fault of motor transducer  300505 axis x drive fault measuring system error in absolute track ,code 00004H(对绝对编码器来说)  第四,电机在拆卸、搬动过程中,要轻拿轻放,防止碰撞,特别是编码器部位绝对不能用锤敲击,否则很容易损坏编码器内部的光学元件和电机的抱闸装置。
          第五,如果是垂直轴电机,其内部有抱闸装置,无法用手转动电机轴。这样在调整轴上的标记之前还需要给抱闸电源端子上通一个24V直流电源,并注意极性,使抱闸装置松开。若电源极性接反,抱闸装置将不能松开。  4.如何掌握这项技能  首先,要了解数控机床的结构及工作原理,了解伺服电机的作用和结构特点。第二,要了*的性能,是增量型还是绝对值型。对报警内容要有足够的认识与理解,当遇到机床报警时,可根据报警分析故障所在。第三,安装过程中手法要稳、准、轻,使编码器能够正确地安装到合适的位置。  四、效果  伺服电机内置编码器虽然体积较小,但其价值很高,通常每个编码器在3000至9000元之间。掌握了这项技能,一、可以节省电机的修复时间,有利于生产正常进行。二、可以节约修理费用,一般情况下工厂请西门子公司的工程师来现场服务时,根据工作时间的长短,每次费用都不低于6000元人民币,多则上万元。如果更换新的伺服电机,每个电机的价值在2至6万元不等。三、可以锻炼公司的年轻维修人员,让他们开阔视野,增长见识,提高维修数控机床的技能,增强综合修理能力。
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