在伺服电机的应用中,常见的问题就要算是反馈编码器的故障 ,损坏了。不仅是在很多设备系统的诊断信息中,经常会有关于伺服电机“反馈错误”的提示,而且在那些返厂维修的伺服电机的检测报告中,也往往会有很大一部分将问题原因指向反馈编码器,很多时候甚至会出现所谓“应用问题”的表述,意思是说,“非产品质量问题,用户须为此负责”。爱搜福编码器
作为伺服电机内部几乎的电子元器件,反馈编码器真的可以算的上是易损部件了,其损坏原因大致可以分为机械损伤、电气损坏和环境影响等几个方面。
1 机械损伤
伺服反馈编码器故障中常见的就是各种机械损伤,包括由于机械振动、碰撞、冲击、磨损等因素造成的编码器内部元件结构(码盘、轴和轴承等)的硬件损坏。
1)振动
过大的机械振动极有可能造成编码器码盘、轴和轴承的损伤。对于伺服反馈来说,有些振动是由电机本体的振动引起的,还有一些情况,振动是在电机运行过程中伴随机械轴旋转而引起的。
2)冲击
和所有机电类产品一样,伺服电机和反馈编码器产品也会有额定的抗冲击加速度限值标称。过大的冲击力将可能导致伺服编码器码盘、轴、轴承、集成线路板和芯片的损坏、甚至整个反馈编码器的损毁和报废。因此,在使用伺服电机过程中,须尽量避免其本体受到任何外力的撞击,尤其要防止对电机输出轴的冲撞和敲击,无论是来自轴向或径向的,例如:在往电机输出轴上安装各种传动轴套(同步带轮、联轴器、减速机轴套等)时,或者在将电机安装到传动机构的过程中,切勿用力敲击电机轴和外壳本体。
3)磨损
另一种机械损伤,就是伺服反馈编码器轴和轴承的磨损。虽然并不是很常见,但也需要引起一定的重视。它有可能是因为电机轴长期振动(轴向或径向)造成的;也有可能是由于电机轴超速运转而引起的,尽管一般伺服电机很少出现超速运转的状况,并且反馈编码器的允许转速要比伺服电机的峰值转速高出许多,但是在某些异常情况下,例如:反馈信号受到干扰、伺服电机整定错误、垂直负载失控坠落等等,反馈编码器因为电机“被”超速运转而受损的风险还是依然存在的。
2 电气损坏
在各种伺服反馈编码器故障中,电气损坏也是经常发生的。一方面,当伺服电机和编码器反馈线路处在电磁兼容性能较差的机电系统环境中时,在其信号回路上可能会因为受到较强电磁噪声干扰而瞬间产生极高(几千甚至上万伏特)的高频冲击电压,导致编码器信号电路的损坏。另一方面,编码器外部线路的异常,例如:短路、断路、接错线、极性接反、电源异常(如波动)等,也都有可能造成伺服反馈的电气故障或损坏。
3 环境影响
这里所说的环境,首先当然还是指伺服电机所处的物理环境,包括:湿度、温度、滴液、油污、粉尘、腐蚀...等等。4 总结
针对上面这些可能造成伺服反馈编码器损坏的故障原因,为了提升伺服电机用户的应用体验,这些年不少编码器厂家都对旗下伺服反馈产品作出了一些技术上的改进,例如:
1)为了提升伺服反馈元件抗机械振动和冲击的能力,使用金属(如镍合金)作为制作码盘的材料,或使用小尺寸(如半径仅为 2mm)的码盘;
2)采用数字通讯接口作为伺服反馈信号输出,以提升系统抗 EMI 电磁噪声干扰的能力;
3)增加短路保护、反极性保护、电源宽电压...等设计,以减少用户因为操作(如接线)错误而引起元件损坏的机率;
4)采用金属外壳、增加油封,以提升伺服反馈的防护等级;