伺服電機(jī)是怎么壞的？無(wú)法繞過(guò)的九大問(wèn)題

保持伺服電機(jī)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，對(duì)于任何工業(yè)企業(yè)，尤其是機(jī)器人或數(shù)控機(jī)床等行業(yè)的企業(yè)是至關(guān)重要的，因?yàn)樗欧姍C(jī)故障造成的停機(jī)成本可能會(huì)非常昂貴的，無(wú)論是在經(jīng)濟(jì)上還是在時(shí)間上。

軸承故障

作為伺服電機(jī)中最主要的磨損件，一半以上伺服電機(jī)故障通常都?xì)w因于軸承問(wèn)題。其具體表現(xiàn)多種多樣，輕則電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)、異響等，重則導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)軸卡死。

值得注意的是，軸承故障如未得到及時(shí)的處理，通常還會(huì)帶來(lái)次生損害。例如，軸承銹蝕的碎屑飛入制動(dòng)器或電機(jī)編碼器，造成更加嚴(yán)重的損失。

影響電機(jī)軸承壽命的因素包括：作用在軸承上的軸向負(fù)載、徑向負(fù)載、電機(jī)轉(zhuǎn)速、運(yùn)行溫度及軸承額定參數(shù)。導(dǎo)致軸承故障的原因很多，常見的包括：

不適當(dāng)?shù)?u>機(jī)械載荷（如過(guò)載，徑向不對(duì)中，軸向推力，皮帶張力問(wèn)題）

過(guò)度的振動(dòng)和沖擊

超速運(yùn)行

軸電流

過(guò)熱（導(dǎo)致潤(rùn)滑損失）

潮濕或進(jìn)液

污染物（例如，使用不相容的潤(rùn)滑脂，水冷凝，灰塵/污垢污染）

處理方法：

在使用伺服電機(jī)時(shí)不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定負(fù)載運(yùn)行

對(duì)于有軸電流的場(chǎng)合，增加導(dǎo)電刷或者采用含絕緣軸承的電機(jī)

對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)

2

軸封磨損

可能的原因

意外損壞

正常磨損

處理方法：

預(yù)防性維護(hù)

根據(jù)使用情況，建議每 3 個(gè)月替換一次，最長(zhǎng)不超過(guò) 12 個(gè)月。

3

定子及繞組問(wèn)題

當(dāng)繞組發(fā)生故障時(shí)，電機(jī)的一部分會(huì)發(fā)生短路，導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部燒灼。

可能的原因

過(guò)載

過(guò)壓

缺相

錯(cuò)誤的接線

不恰當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)參數(shù)設(shè)置

環(huán)境溫度過(guò)高

冷卻裝置失靈

物理?yè)p壞

處理方法：

在使用伺服電機(jī)時(shí)不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定負(fù)載運(yùn)行

監(jiān)控電流及電流隨時(shí)間的積累

監(jiān)控繞組溫度

4

轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)軸問(wèn)題

故障現(xiàn)象

轉(zhuǎn)軸斷裂、變形

磁片脫落

可能的原因

過(guò)量的振動(dòng)（例如，徑向錯(cuò)位，軸向推壓，高度可變的占空周期）

過(guò)多的啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)次數(shù)，或者啟動(dòng)/反轉(zhuǎn)之間的間隔太短

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

意外的碰撞

對(duì)策 ：

在額定的負(fù)載下運(yùn)行

避免意外的碰撞

5

電機(jī)反饋裝置（旋轉(zhuǎn)變壓器、編碼器等）問(wèn)題

故障現(xiàn)象

零位（圈數(shù)）丟失

旋轉(zhuǎn)變壓器或編碼器磨損

玻璃碼盤碎裂

編碼器電氣故障

可能的原因

對(duì)于采用后備電池的編碼器，使用的過(guò)程中可能隨著電池電量的耗盡而產(chǎn)生零位丟失的情形，應(yīng)當(dāng)首先檢查電池狀態(tài)。

作為前述電機(jī)軸承故障的次生損壞，電機(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)期的電機(jī)軸電流不僅可能作用于電機(jī)本身的軸承，也將危害到編碼器內(nèi)置的軸承，造成編碼器軸承的燒灼和損壞。

電機(jī)運(yùn)輸或者安裝過(guò)程中的沖擊和振動(dòng)，很容易導(dǎo)致光學(xué)編碼器的玻璃碼盤碎裂。尤其是給電機(jī)軸加裝鍵銷、皮帶輪或聯(lián)軸器的時(shí)候，一定不能敲擊電機(jī)軸。

編碼器除了錯(cuò)誤的接線以外，不恰當(dāng)?shù)牟季€引起的電磁干擾問(wèn)題也是導(dǎo)致編碼器電氣故障的主要原因之一。

對(duì)策：

取決于具體應(yīng)用環(huán)境，電池的壽命通常為一年或數(shù)年。定期更換電池，可以減少這類意外風(fēng)險(xiǎn)。或者，更加一勞永逸的做法是，改用機(jī)械多圈的絕對(duì)值編碼器。

電機(jī)的安裝必須要可靠接地。對(duì)于有軸電流的情況，需要考慮使用絕緣軸承和絕緣編碼器或者加裝電機(jī)軸接地裝置。

電機(jī)的安裝過(guò)程中，例如加裝皮帶輪或聯(lián)軸器時(shí)，如果不可避免敲擊，可以考慮先將編碼器拆下保存，待全部機(jī)械安裝完成后再安裝編碼器。這樣的話，需要在伺服驅(qū)動(dòng)器中重新調(diào)整編碼器的相位角。

另一種預(yù)防碼盤故障的辦法是，采用近年來(lái)開始流行的金屬碼盤編碼器。與玻璃碼盤相比，金屬碼盤的抗振動(dòng)和抗沖擊性能要提高很多，而在分辨率和精度上則可以與玻璃碼盤旗鼓相當(dāng)。

6

制動(dòng)裝置（抱閘）問(wèn)題

電機(jī)制動(dòng)器是用于電源關(guān)閉時(shí)，將電機(jī)軸制動(dòng)，防止轉(zhuǎn)動(dòng)；在制動(dòng)器通電時(shí)，制動(dòng)器處于釋放狀態(tài)。

故障現(xiàn)象

異響

不能釋放

不能制動(dòng)（抱死）

可能的原因

來(lái)自故障軸承的異物侵入，是常見的引起制動(dòng)器異響的主要原因。

其次，由于制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路的故障而造成的制動(dòng)器在失電狀態(tài)下強(qiáng)行運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器的損壞。

對(duì)策：值得注意的是，作為電機(jī)的靜止保持裝置，制動(dòng)器不應(yīng)在電機(jī)通電的狀態(tài)下，作為電機(jī)減速裝置來(lái)使用，這樣會(huì)加速制動(dòng)器的磨損。

7

冷卻裝置問(wèn)題

大部分中小功率的伺服電機(jī)都采用是自冷卻。對(duì)于功率較大或特殊應(yīng)用場(chǎng)合的伺服電機(jī)，也常見風(fēng)冷或者液冷。

故障現(xiàn)象

風(fēng)扇抖動(dòng)或堵轉(zhuǎn)

冷卻液滲漏

可能的原因

大多數(shù)風(fēng)扇故障的罪魁禍?zhǔn)锥际腔覊m。這是因?yàn)榛覊m隨著時(shí)間的推移，會(huì)積累在風(fēng)扇的葉片上。風(fēng)葉負(fù)荷的增加會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)繼而損壞。

大多數(shù)的冷卻液滲漏都發(fā)生在連接處，密封失效通常是問(wèn)題的關(guān)鍵。

意外撞擊造成的物理?yè)p傷。

對(duì)策

為風(fēng)扇增加濾網(wǎng)并定期更換

定期檢查冷卻裝置

8

電氣連接裝置

這里包括接線端子盒和插座。

故障現(xiàn)象及原因

作為非磨損件，連接裝置的故障多為機(jī)械損壞。

對(duì)策：使用時(shí)應(yīng)多加小心，盡量避免意外。

9

聯(lián)軸器和皮帶輪

連接電機(jī)軸需要抗扭剛性聯(lián)軸器或加固型的皮帶。電機(jī)工作一段時(shí)間后，頻繁的加減速可導(dǎo)致聯(lián)軸器或皮帶變松或滑動(dòng)，這時(shí)候應(yīng)該再次檢查。

故障現(xiàn)象及原因

在安裝聯(lián)軸器和皮帶輪過(guò)程中，如果軸受到劇烈沖擊，則可能對(duì)電機(jī)軸承和/或編碼器造成致命的損壞。

對(duì)策：因此在安裝或拆卸過(guò)程中，嚴(yán)禁使用工具敲擊軸、聯(lián)軸器或滑輪。嘗試從電機(jī)軸上拆下任何設(shè)備時(shí)，應(yīng)使用液壓裝置從軸端頂出。

（1）電動(dòng)機(jī)竄動(dòng)：在進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng)現(xiàn)象，測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定，如編碼器有裂紋；接線端子接觸不良，如螺釘松動(dòng)等；當(dāng)竄動(dòng)發(fā)生在由正方向運(yùn)動(dòng)與反方向運(yùn)動(dòng)的換向瞬間時(shí)，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向問(wèn)隙或伺服驅(qū)動(dòng)增益過(guò)大所致；???

（2）?電動(dòng)機(jī)爬行：大多發(fā)生在起動(dòng)加速段或低速進(jìn)給時(shí)，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤(rùn)滑狀態(tài)不良，伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過(guò)大等因素所致。尤其要注意的是，伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于連接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，從而使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)忽快忽慢；???

（3）電動(dòng)機(jī)振動(dòng)：機(jī)床高速運(yùn)行時(shí)，可能產(chǎn)生振動(dòng)，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生過(guò)流報(bào)警。機(jī)床振動(dòng)問(wèn)題一般屬于速度問(wèn)題，所以應(yīng)尋找速度環(huán)問(wèn)題；???

（4）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩降低：伺服電動(dòng)機(jī)從額定堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩到高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩會(huì)突然降低，這時(shí)因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)繞組的散熱損壞和機(jī)械部分發(fā)熱引起的。高速時(shí)，電動(dòng)機(jī)溫升變大，因此，正確使用伺服電動(dòng)機(jī)前一定要對(duì)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載進(jìn)行驗(yàn)算；???

（5）?電動(dòng)機(jī)位置誤差：當(dāng)伺服軸運(yùn)動(dòng)超過(guò)位置允差范圍時(shí)（KNDSD200出廠標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置PA17：400，位置超差檢測(cè)范圍），伺服驅(qū)動(dòng)器就會(huì)出現(xiàn)“4”號(hào)位置超差報(bào)警。主要原因有：系統(tǒng)設(shè)定的允差范圍小；伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng)；位置檢測(cè)裝置有污染；進(jìn)給傳動(dòng)鏈累計(jì)誤差過(guò)大等；???

（6）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)：數(shù)控系統(tǒng)到伺服驅(qū)動(dòng)器除了聯(lián)結(jié)脈沖+方向信號(hào)外，還有使能控制信號(hào)，一般為DC+24?V繼電器線圈電壓。伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，常用診斷方法有：檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有脈沖信號(hào)輸出；檢查使能信號(hào)是否接通；通過(guò)液晶屏觀測(cè)系統(tǒng)輸入/出狀態(tài)是否滿足進(jìn)給軸的起動(dòng)條件；對(duì)帶電磁制動(dòng)器的伺服電動(dòng)機(jī)確認(rèn)制動(dòng)已經(jīng)打開；驅(qū)動(dòng)器有故障；伺服電動(dòng)機(jī)有故障；伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)結(jié)聯(lián)軸節(jié)失效或鍵脫開等。