張桂山　楊秋平（píng）

一、交流伺服係統概述

交流伺服係（xì）統包括：伺服驅動器、伺服電機和一個反饋傳感器（一般伺服電機自帶光電編碼器）。所有這些（xiē）部件都在一個控製閉（bì）環係統中運行（háng）；驅動器從外部接收參數信息，然後將一定電流（liú）輸送給電機，通過（guò）電機（jī）轉換成扭矩帶動負載，負載根據自己的特性（xìng）進行動作或加（jiā）減速（sù），傳感器測量（liàng）負載的位置，使驅動裝（zhuāng）置對設定信息值和（hé）實際（jì）位置值進行比較，然後（hòu）通（tōng）過改變電機電流使（shǐ）實際（jì）位置值和設（shè）定信息值保持一致，當負載突然變化引起速度變化時，編碼器獲知這種速度變化後會馬（mǎ）上反應給伺（sì）服驅動器，驅動器又通過改變（biàn）提供給伺服電機的電流值來滿足負載的變化，並重新返回到設定的速度。

交流伺服係統是一個響應非常（cháng）高（gāo）的全閉環係統，負載波動和速度矯正之間的時間滯後響應是（shì）非常快的。

二、交流伺服電機振動故障分析

以下對（duì）交（jiāo）流伺（sì）服電機振動故障的分（fèn）析主要從機械方（fāng）麵和電（diàn）氣方麵進行。

1. 機械（xiè）方麵

（1）電機兩端和絲杠軸承座上的軸承（chéng）磨損後間隙過大，或者軸承缺少潤滑脂後軸承滾動體和保持架磨損嚴重造（zào）成負載過重。軸承磨損後間隙過大會造成電機轉子中心和絲杠中心存在同軸（zhóu）度誤差，使機（jī）械係統產生抖動。軸承滾動體和保持架（jià）磨損嚴重會造成摩擦力增加導致“堵轉（zhuǎn）”，“堵轉”在不至於導致“過載報警”的情況下，由於（yú）負載過重，會增加伺服係統的（de）響應時（shí）間產生振動；

（2）電機轉（zhuǎn）子（zǐ）不平衡，電機轉子的動平衡製造時有缺陷或使（shǐ）用後變差，就會產生形如“振動電（diàn）機”一（yī）樣的振動源；

（3）轉軸彎曲（qǔ），轉軸彎曲（qǔ）的情（qíng）況類似於（yú）轉子不平衡，除了會產生振（zhèn）動源也會產生電機轉子中心和絲杠中心的同軸度誤（wù）差，使機（jī）械傳動係統產生抖動；

（4）聯軸器製造缺陷（xiàn）或使用後磨（mó）損會造成聯軸器兩部分的同軸度誤差，特別是使用（yòng）鑄造的剛性聯軸器，由於本身的製造精度差（chà），更容易產生同軸度誤（wù）差導致振動；

（5）導軌（guǐ）的平行度在製造時較（jiào）差會導致伺（sì）服（fú）係統無法到達指定位置到無法停留在指定位置，這時伺服電機會不停的在努力尋（xún）找位（wèi）置和係統反饋間徘徊，使電機連續的振動（dòng）；

（6）絲杠與導軌平麵的平行度誤差，絲杠在安（ān）裝過程中（zhōng）與導軌所在平麵有平行度誤差也會使電（diàn）機由（yóu）於負載不均勻產生振動（dòng）；

（7）絲杠彎曲，絲杠（gàng）彎曲後絲杠除了受到軸向推力（lì）外還（hái）會受（shòu）到變化（huà）的徑向力，彎（wān）曲大時徑（jìng）向力大，彎曲（qǔ）小時徑向力小，同樣這種不應該存在的徑（jìng）向力也會使（shǐ）機械傳動係（xì）統產生振動（dòng）。

2. 電氣方麵（miàn）

導致交流伺（sì）服電機電（diàn）氣（qì）方麵（miàn）的原因主要是（shì）伺服驅動器的參數調整上。

（1）負載慣量，負載慣量的設置一般與負（fù）載的大小有關（guān），過大的負載慣量參數（shù）會使係統產生振動，一（yī）般的交流（liú）伺服電機可以自動測量係統的負載慣量（liàng）；

（2）速度比例增益，設置值越大，增益越高，係統剛度越大，參數值根據具體的伺服驅動器型號和負載情況確定，一般情況下，負載慣量越大，設定值（zhí）越大，在（zài）係（xì）統不產生振動的（de）情（qíng）況下，設定值（zhí）盡量較大，但（dàn）是增益越大（dà），偏差越小，越容易產生振動；

（3）速度積分常數，一（yī）般情況下負載慣量越大，設定值越大，係統不產生振動的情況下，設定值（zhí）盡量較小，但是降低積（jī）分增益會使機（jī）床響應遲緩，剛性變差；

（4）位置比例增（zēng）益，設（shè）置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令（lìng）脈衝條（tiáo）件下，位置滯（zhì）後量越小，數值太大可能會引起電機振動；

（5）加速度反（fǎn）饋增益，電機不轉時，很小的偏移會被速度環的比例增益（yì）放大，速度反饋（kuì）產生相應（yīng）的（de）轉矩，使電機（jī）來回抖動。

三、交流伺服電機振動故障根據現場判斷解決

知道了那（nà）些方麵會導致交流伺（sì）服電機產生振動（dòng）故障，實際維修中如何將故障（zhàng）範圍進一步縮小進而鎖（suǒ）定故障原因是個難點，需要結合具體的現場信息來綜合判斷。

（1）故障發生在新設備開機調試後，發生在這個時段內的故（gù）障最複雜，可能是由於機械製造方麵的原因，也有可能是（shì）參數調整不正確的原因，需要一步步的排除，排（pái）除的原（yuán）則是先（xiān）排除簡單的原因，後（hòu）排除複雜的，如（rú）果（guǒ）是（shì）數控係統裝有兩（liǎng）台以上相同的驅動器和交流伺服電機，其中一台電機產生振動，可以采用最簡單的“對換法（fǎ）”將兩台交流伺服電機的伺服驅動（dòng）器對換，利用此法可以快速（sù）判斷問題是否出在伺服驅動（dòng）器參數設置（zhì）上；

（2）故障發（fā）生在設備運（yùn）行使用很長（zhǎng）時間以後，這種情況基（jī）本可（kě）以排除伺服驅動器參數設置問題（tí），因為如果參數設置不當，早（zǎo）就（jiù）應該反映（yìng）出問題了；

（3）故障發生在剛剛開機後，如（rú）果剛剛開機交（jiāo）流伺服電機就產（chǎn）生振動，這種情況下可以確定是在數控係統自動尋（xún）在機床原點時發生了機械卡阻導致電機不能到達指定位置或到達指定位置（zhì）後（hòu）產生（shēng）反複，這種情況下一般是機械故障；

（4）故障發生在機床正在加工工件時，這樣（yàng）的情況首先考慮是由於加工時負載增加而導致的振動，圍繞負載增加檢查原因；

（5）故障連續規律發生或斷續無規律發生，故（gù）障連續發生（shēng）時說明導致電機振動的故障原因一（yī）直存在，而斷續無規律發生時說明導致電機振動的（de）故障原因有（yǒu）時會發生變化，這種情（qíng）況（kuàng）如果負載沒有很大的變化基本可以排除伺服驅動（dòng）器參數設置的原因。

導致交流伺服電機的振動故障是多方麵複雜的原（yuán）因，從實際操作（zuò）中總結發現（xiàn）機械故障或機械故障（zhàng）導致的電機故障原因比例（lì）較大，在排除這類故障時需要掌（zhǎng）握交流伺服係統的（de）工作（zuò）原理（lǐ），了解哪些原因（yīn）容易引起電機振動故障，同時（shí）結合現場情況綜合判斷，才能徹底解決交流伺服電機的振動故障。

來源（yuán）：《科技創新與應用》

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