機械損傷

伺服反饋編碼器故障中最常見的就是各種機械損傷，包括由于機械振動、碰撞、沖擊、磨損等因素造成的編碼器內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)（碼盤、軸和軸承等）的硬件損壞。

1. 振動

過大的機械振動極有可能造成編碼器碼盤、軸和軸承的損傷。

對于伺服反饋來說，有些振動是由電機本體的振動引起的，這種情況是比較容易預(yù)防和避免的，因為這種振動看上去就比較直觀，也容易測量和采取糾正措施，只要能夠?qū)㈦姍C本體的振動強度控制在其標稱的振動等級（加速度和頻率）范圍內(nèi)，就基本上可以避免這種振動對伺服電機和反饋帶來的危害了；還有一些情況，振動是在電機運行過程中伴隨機械軸旋轉(zhuǎn)而引起的。

這些振動基本上與電機本體和設(shè)備機械結(jié)構(gòu)的振動沒有太大關(guān)系，而是和電機運行時其輸出軸的受力情況以及軸 / 軸承的磨損情況密切相關(guān)的，即使從電機本身看不出任何振動，反饋編碼器也很有可能因為這些異常的軸向或徑向振動而受損；同時由于此類振動主要發(fā)生在電機內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)的機械軸上，具有很強的隱蔽性，其危害往往會被人們忽視。 

要預(yù)防這種因電機軸振動造成的編碼器故障或損壞也并不難，只是需要在伺服電機的安裝、使用和維護時，確保其在運行過程中軸向力和徑向力在產(chǎn)品標稱的限值范圍以內(nèi)。

2. 沖擊

和所有機電類產(chǎn)品一樣，伺服電機和反饋編碼器產(chǎn)品也會有額定的抗沖擊加速度限值標稱。過大的沖擊力將可能導(dǎo)致伺服編碼器碼盤、軸、軸承、集成線路板和芯片的損壞、甚至整個反饋編碼器的損毀和報廢。

因此，在使用伺服電機過程中，須盡量避免其本體受到任何外力的撞擊，尤其要防止對電機輸出軸的沖撞和敲擊，無論是來自軸向或徑向的。

3. 磨損

另一種機械損傷，就是伺服反饋編碼器軸和軸承的磨損。雖然并不是很常見，但也需要引起一定的重視。

它有可能是因為電機軸長期振動（軸向或徑向）造成的；也有可能是由于電機軸超速運轉(zhuǎn)而引起的，盡管一般伺服電機很少出現(xiàn)超速運轉(zhuǎn)的狀況，并且反饋編碼器的最大允許轉(zhuǎn)速要比伺服電機的峰值轉(zhuǎn)速高出許多，但是在某些異常情況下，反饋編碼器因為電機“被”超速運轉(zhuǎn)而受損的風(fēng)險還是依然存在的。 

電氣損壞

在各種伺服反饋編碼器故障中，電氣損壞也是經(jīng)常發(fā)生的。

一方面，當(dāng)伺服電機或/和編碼器反饋線路處在電磁兼容性能較差的機電系統(tǒng)環(huán)境中時，在其信號回路上可能會因為受到較強電磁噪聲干擾而瞬間產(chǎn)生極高（幾千甚至上萬伏特）的高頻沖擊電壓，導(dǎo)致編碼器信號電路的損壞。 

另一方面，編碼器外部線路的異常，例如：短路、斷路、接錯線、極性接反、電源異常（如波動）等等，也都有可能造成伺服反饋的電氣故障或損壞。

還有一種電氣損壞是伺服反饋所特有的，是由于電機的機械損傷而引起的。如果伺服電機在運轉(zhuǎn)時，因其輸出軸長期受到過大的軸向或徑向力作用，造成軸和軸承的磨損，就會在電機內(nèi)部產(chǎn)生大量金屬屑和粉塵，當(dāng)這些金屬粉塵附著在反饋編碼器的線路板上時，極有可能因短路而造成其內(nèi)部電路的故障或損壞。 

環(huán)境影響

這里所說的環(huán)境，首先當(dāng)然還是指伺服電機所處的物理環(huán)境，包括：濕度、溫度、滴液、油污、粉塵、腐蝕等等。

這些污染物進入電機內(nèi)部原因很多，可能是電機自身防護等級不足以抵御惡劣的應(yīng)用環(huán)境，例如：將 IP54 的伺服電機置于需要用水沖洗的食品衛(wèi)生設(shè)備，也可能是不當(dāng)?shù)陌惭b使用方法造成的。 

因此，伺服電機本身的 IP 防護等級，以及產(chǎn)品應(yīng)用集成和運行維護時所采取的環(huán)境防護措施就顯得非常重要了。

不過，僅僅做好對伺服電機的應(yīng)用防護還是遠遠不夠的，因為對于伺服反饋來說，它還會受到電機內(nèi)部環(huán)境的影響。 

而如果再看溫度方面對伺服反饋編碼器的影響，則主要就是來自于伺服電機內(nèi)部了，因為其繞組線圈在連續(xù)運行時的實際溫度往往遠高于周圍環(huán)境溫度，這對于緊貼在電機軸末端安裝著的伺服反饋編碼器來說，是一個極大的挑戰(zhàn)和威脅。通常伺服反饋的工作溫度范圍極限可達 +110°C ~ +120°C，過高的電機運行溫度，將可能導(dǎo)致反饋編碼器內(nèi)部電路工作不穩(wěn)定甚至發(fā)熱損壞。因此，合理規(guī)劃伺服電機的動作周期和運行負荷，防止出現(xiàn)過高的繞組溫度，對于保護其內(nèi)部集成的反饋編碼器，也是十分重要的。 

有沒有發(fā)現(xiàn)，電機軸異常受力是會從各個方面威脅到伺服反饋編碼器的正常工作的。 

針對上面這些可能造成伺服反饋編碼器損壞的故障原因，為了提升伺服電機用戶的應(yīng)用體驗，這些年不少編碼器廠家都對旗下伺服反饋產(chǎn)品作出了一些技術(shù)上的改進，例如：

• 為了提升伺服反饋元件抗機械振動和沖擊的能力，使用金屬（如鎳合金）作為制作碼盤的材料，或使用小尺寸（如半徑僅為 2mm）的碼盤；

• 采用數(shù)字通訊接口作為伺服反饋信號輸出，以提升系統(tǒng)抗 EMI 電磁噪聲干擾的能力；

• 增加短路保護、反極性保護、電源寬電壓...等設(shè)計，以減少用戶因為操作（如接線）錯誤而引起元件損壞的機率；

• 采用金屬外殼、增加油封，以提升伺服反饋的防護等級。

不過，無論產(chǎn)品有哪些改進和發(fā)展，還是要提醒大家不要忘記，嚴格按照產(chǎn)品的安裝使用要求對伺服電機進行合理的應(yīng)用操作。

文章來源：網(wǎng)絡(luò)