伺服系統零點漂移的解決辦法

蔡 涔 崔獻剛

一、問題

河南安彩高科錐加工車間割頭接頸工序因為封接精度要求較高，尺寸精度、偏心及垂直度出廠規格一般在0.030mm以內。為保證不出廢品，要求正常生產產品一般尺寸應控制在0.015mm以內，為保證如此高的尺寸精度，該工序與尺寸有關的設備大多采用伺服系統，同時閉環、半閉環結合控制，為保證每次動作結束后，設備能在一個指定的位置等待，這個指定的位置即為零點。對設備進行維修或其他原因導致設備行程位置改變后，需要重新回到同一位置的過程叫回零操作或返回參考點。

錐加工車間割頭接頸工序設備，采用日本NEG技術，自投產以來，伺服系統零點漂移一直是困擾割頭接頸工序良品率和產量提高的重要因素。零點漂移導致封接缺陷、異常停機的事件時有發生，嚴重時每日零點變化30余次。為此成立攻關小組，從電氣硬件和軟件兩方面著手解決零點漂移問題，同時編制自動搜零點程序。由原來停機后開機搜零點，改成在自動運行時，每兩個小時自動搜零點一次。避免由于零點變化，導致每一循環周期待機位置改變對生產的影響。在硬件方面，采取各種屏蔽措施，防止信號被干擾，同時對相關參數逐一排查，并對零點位移接近檢測開關位置和靈敏度進行檢查，杜絕因為零點檢測開關位置和靈敏度所造成的零點變化。采取以上措施后，雖然使零點漂移的頻率有所減少，但未能從根本上解決零點漂移問題。

二、從機械方面解決零點漂移問題

在從電氣方面攻關效果不明顯的情況下，著手從設備傳動方面查找原因，采取相應對策后，效果顯著，基本杜絕了零點漂移導致的設備故障。割頭接頸移載機構的原理圖如圖1。

1.移載機構與零點有關的故障

移載齒條5、6與同軸齒輪3、4同時脫離或者位置改變。移載齒條5或6與同軸齒輪3或4脫離。移載齒條5、6不同步，表現為位置前后不一致，導致位置改變。

圖1

參照圖1，主動輪1與從動輪2連接伺服電機，從動輪2帶動同軸齒輪3、4分別與移載叉下的5、6齒條嚙合傳動。移載叉5前端擋鐵旁的行程接近開關在搜零點指令發出且移載叉運動到位檢測到擋鐵后，將信號傳送給CPU，CPU發出指令，伺服電機停止運動，移載叉停止前進。在自動運行時，伺服電機按照事先輸入的角速度和角位移數，實現循環運動。這里需要注意的是齒輪1、2、3、4與軸的聯結方式，因為移載系統速度較快，制動和啟動頻繁且力矩較大，采用傳統的鍵聯結容易導致鍵和鍵槽因受力變形和磨損而失效，同時存在安裝不方便等缺陷，所以采用脹緊聯結。

2.機械方面造成零點漂移的原因

移載齒條5、6與齒輪3、4嚙合間隙過大，或齒條、齒輪長時間磨損，導致跳齒，使移載叉相對于原來的位置改變。

行程接近開關檢測距離變化或開關靈敏度原因，檢測信號延誤導致齒條5、6脫齒，這種情況在搜原點時容易發生。

與伺服電機聯結的主動齒輪1或從動齒輪2脹套松動，導致齒輪1與電機軸或齒輪2與從動軸產生相對滑動，致使移載齒條錯位，從而位置改變。

移載齒條5與齒輪3或移載齒條6與齒輪4嚙合間隙過大或磨損較大，致使其中一個齒條與齒輪跳齒，導致齒輪、齒條錯位，從而位置改變。

齒輪3、4中的一個或兩個中的脹套與軸聯器松動，導致脹套與軸產生相對滑動，出現位置改變。

3.措施

定期檢查行程接近開關的位置、靈敏度和移載叉擋鐵位置，避免因接近開關靈敏度降低及開關和擋鐵位置變化，導致零點檢測位置的改變。

脹套的緊固螺栓應定期緊固，并作好與軸相對位置的標記，定期檢查，發現位置異常，應立即修正。

定期檢查齒輪1與齒輪2、齒輪3與齒條5、齒輪4與齒條6的輪齒磨損情況和間隙大小，發現間隙異常立即調整，同時加強潤滑和防塵工作，以減少齒輪磨損，延長使用壽命。

W10.02-10