伺服電動缸的定義設(shè)計(jì)及對軸承的要求和伺服電動缸失效模式

伺服電動缸的基本特性及運(yùn)用

隨著工業(yè)自動化水平越來越高，伺服電動缸在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用也越來越廣泛。本文從伺服電動缸基礎(chǔ)知識出發(fā)，介紹了伺服電動缸的定義、構(gòu)成和基本原理；同時(shí)也將伺服電動缸對軸承的要求進(jìn)行了專業(yè)的介紹。

02

CONSTITUTE

伺服電動缸的構(gòu)成

定子設(shè)計(jì)：

1、SM系列伺服采用了分瓣實(shí)鐵芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，超高槽滿率，降低發(fā)熱，提高輸出功率

2、定子采用鋁機(jī)殼、真空環(huán)氧灌封設(shè)計(jì)，最大限度提高了電動缸的散熱能力

3、真空環(huán)氧灌封設(shè)計(jì)，提高了電動缸的絕緣能力，并有效的保護(hù)電動缸繞組，使得電動缸能夠適應(yīng)惡劣的應(yīng)用環(huán)境

轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)：

1、高磁能級磁鋼有效提高電動缸輸出轉(zhuǎn)矩

2、分段錯位磁鋼結(jié)構(gòu)，有效減少齒槽轉(zhuǎn)矩，使電動缸運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，易于速度控制和精確定位

3、轉(zhuǎn)子平衡塊使得電動缸高速運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)

抱閘設(shè)計(jì)：

抱閘是機(jī)器人電動缸的基本選項(xiàng)。近乎95%以上的伺服電動缸需要抱閘，要確保時(shí)刻抱閘，尤其在緊急停車時(shí)可靠運(yùn)行，抱閘需要有足夠的安全系數(shù)，靜扭矩大約在電動缸額定扭矩的1.5倍左右，重載型機(jī)器人電動缸抱閘的安全系數(shù)要達(dá)到2.0甚至2.5倍。有一點(diǎn)需要注意的是，機(jī)器人電動缸的抱閘是安全制動器，不是剎車制動器，控制上要確保在急停狀態(tài)下通過制動電阻讓伺服驅(qū)動器的剎車電路工作，電動缸轉(zhuǎn)速接近0的時(shí)候抱閘動作。為了提高抱閘的響應(yīng)速度，永磁抱閘優(yōu)于電磁彈簧抱閘。

編碼器設(shè)計(jì)：

編碼器安裝于電動缸尾端，是屬于電動缸速度和轉(zhuǎn)子位置傳感器?？梢詼y量轉(zhuǎn)子的位置用于伺服控制磁場定位和轉(zhuǎn)子實(shí)際位置和速度給控制電腦，用于運(yùn)動軌跡計(jì)算。機(jī)器人電動缸編碼器一般精度不高，但需要多圈絕對位置可測量，保證斷電之后，再次運(yùn)行，斷電前面的位置可以記憶。目前流行三種方式解決機(jī)器人電動缸編碼器的問題。第一種方式是單圈采用格雷碼光電或磁碼盤，多圈采用機(jī)械齒輪。這樣的好處是測量精度高，斷電后約會通過編碼器的機(jī)械位置記住電動缸的運(yùn)行位置，上電后直接讀取即可，但缺點(diǎn)是編碼器太厚，在有限的安裝空間下就顯得過分長。第二種是單圈信心通過光電或磁編格雷碼記憶，多圈通過電池供電電子記憶，這樣就可以把編碼器做得很短，對外方小于60mm的小伺服電動缸非常適合。缺點(diǎn)是電池的使用壽命比較短，長則2-3年，有的1年就要更換電池。第三種方式是精度要求不高的場合才使用的旋轉(zhuǎn)變壓器測量單圈位置，多圈信息通過在控制箱里的帶電池電路板完成。

03

BEARING

伺服電動缸對軸承的要求

軸承：

1：精密度高：穩(wěn)定和高精度的電動缸軸承尺寸公差可以讓電動缸軸承與各部件間完美地配合。

2：高轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)靈活。電動缸要求所用的電動缸軸承有很高的轉(zhuǎn)速，馳創(chuàng)軸承可以滿足要求。

3：低噪音 ，馬達(dá)要求所用的電動缸軸承噪音足夠小，馳創(chuàng)軸承每一個(gè)電動缸軸承都通過噪音測試。

4：低摩擦，完整的加工工藝及適量的潤滑使電動缸軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中能夠盡可能的減少摩擦及阻力，使電動缸軸承能夠無憂運(yùn)轉(zhuǎn)。

5：長壽命：伺服電動缸的壽命和軸承密切相關(guān)，由于機(jī)器人對可靠性和耐用性的要求，軸承要確保至少30000小時(shí)的使用壽命。按照8小時(shí)工作制折算，機(jī)器人的使用壽命至少在10年以上，軸承的轉(zhuǎn)速要確保6000rpm可以持續(xù)工作。

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FAILURE MODE

伺服電動缸失效模式

失效模式一：安裝不當(dāng)造成前期損傷

不良檢討——不良安裝、軸承受軸向力沖擊

注：伺服電動缸安裝過程禁止使用鐵榔頭敲擊，較大的軸向力會對軸承內(nèi)外圈溝道或鋼球表面造成損傷。

注：由于轉(zhuǎn)子軸及定子均存在磁力且中大型伺服電動缸磁力較大，安裝過程安裝人員（新員工不熟練，轉(zhuǎn)子軸直接吸入定子中，存在傾斜、吸力大且不規(guī)則等現(xiàn)象，造成軸承損傷，電動缸異響。

失效模式二：電腐蝕失效

所謂電蝕是指電流在循環(huán)轉(zhuǎn)重的軸承滾道輪和滾動體的接觸部分流動時(shí)、通過薄薄的潤滑油膜發(fā)出火花、其表面出現(xiàn)局部的熔融和凹凸現(xiàn)象。（機(jī)理：內(nèi)外圈之間存在電位差）

失效模式三：運(yùn)輸導(dǎo)致的微動磨損失效

微動磨損失效特征：對鋼球與內(nèi)溝道接觸面上的法向變形、切向變形以及滑動進(jìn)行理論分析，并對徑向加載的球軸承進(jìn)行往復(fù)擺動試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在擺角較小時(shí)，切向滑動為微動磨損的主因; 隨著擺角增大，微動磨損則主要由重復(fù)的滑動引起。切向滑動引起的損傷在接觸區(qū)的周圍; 滑動引起的損傷在接觸區(qū)兩端，接觸面中心受力最大的部分未受損傷，且內(nèi)圈損傷比外圈損傷嚴(yán)重得多。