機電一體化設備的維護探究

彭志輝

摘 要：企業必須保障生產，必須實現經濟效益，就和機電一體化設備分不開，而要想保證機電一體化設備能夠正常運轉，就離不開維修及保養。文章通過大量的實驗操作及研究，立足于機電一體化的的工作原理及其概念，對機電一體化設備的維護進行了探究，以供同行借鑒。

關鍵詞：機電一體化；設備；維護

引言

依據當前機電一體化相關技術發展形勢，提出了新型機電一體化的執行機構設計方案，具體介紹這項執行機構功能元件速度控制的原理、閥位選型及設計的解決方式。執行機構將伺服電機、控制器以及閥門合成整體，通過單片機以及變頻技術實現閥門的位置控制及其動作速度，解決了閥門的模擬信號隔離、電機保護、極限位置判斷、閥門柔性開關以及精確定位等一些技術上的問題。根據現場情況可以表明，該執行機構在具體特性上具備保護完善、與計算機通訊及動作迅速等優點，在實際應用上充分運用機電一體化相關技術所帶來的快捷與方便。

1 機電一體化當中的工作原理分析

1.1 系統工作原理

霍爾電壓、電流傳感器及其位置傳感器檢測到的逆變模塊三相輸出電壓、電流以及閥門的位置信號，經一系列的轉換以后送入單片機。單片機通過控制PWM波發生器，產生的PWM波經光電耦合作用于逆變模塊IPM，進而實現了電機的變頻調速以及閥位控制。

1.2 控制系統的每一個功能元件的選型

1.2.1 位置檢測電路，這一電路屬于執行機構的重要組成部分，其主要功能在于進行準確位置信號的提供。之前電動執行相關機構中基本都運用繞線電位器、差動變壓器、導電塑料電位器等。當前，導電塑料的電位器較為普遍，但它具備觸點，且壽命不長，精度也不是很高；差動變壓器因為溫度特性不理想以及線性區太短而受到了限制；繞線的電位器壽命短被淘汰。作者采用脈沖數字傳感器作為位置傳感器，這類傳感器不存在觸點，并且具有穩定性較高、無溫度上的限制、精度高且無線性區的限制等特點。

1.2.2 智能逆變模塊IPM，為了可以滿足執行機構可靠性高，體積小的要求，電機電源采用智能功率模塊IPM。該執行機構主要適用功率小于5.5kW的三相異步電機，其功率因數為0.75，額定電壓為380V。經過計算可以知道，選用日本產的智能功率模塊PM50RSA120可以達到系統的要求。這個功率模塊集功率開關與制動電路、驅動電路于一體，并且內部安置了報警輸出、過熱保護、欠電壓、短路以及過電流，是一種高性能的功率開關器件。

1.2.3 三相PWM波發生器，PWM波的產生一般有數字和模擬的兩種方法。數字法就是根據不同的數字模型用計算機算出各切換點，并且存入到內存，然后通過查表以及必要的計算產生PWM波，這樣的方法占用的內存非常大，而且不能確保系統的精度；而模擬法電路非常復雜，有溫漂的現象，精度比較低，還限制了系統的性能。為了可以滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，確保微處理器有充足的時間進行整個系統的控制、保護以及檢測等功能，選用了MITEL公司生產的SA8282作為三相PWM發生器。SA8282是專用的大規模集成電路，具有獨立的標準微處理器接口，芯片的內部也包含了、頻率、波形等控制的信息。

1.2.4 單片機，選用因特爾公司生產的8031單片機，它主要是通過并行8255口擔負控制系統的信號處理：接收系統對閥門開度、關閉、閥門開啟、轉矩等設定一些信號，并且提供了三相PWM波發生器所需要的控制信號；執行控制系統來的控制信號，向控制系統反饋信號；提供顯示電動執行機構的工作狀態信號；處理通過模擬輸入口接收的位置、電壓、電流等檢測信號；處理IPM所發出的報警信號以及故障信號。

2 數控機床的維護

數控機床都是企業的重點以及關鍵設備，應該發揮數控機床的高效益，只要精心的維護和正確的操作，就可以確保它的開動率。正確的使用以及操作可以防止機床非正常磨損，避免突發故障；精心維護可使得機床隨時保持較好技術狀態，有效延緩劣化的進程，并及時發現故障將其消滅，防患未然，保障安全運行。因此，數控機床的正確使用與精心維護，是貫徹預防為主的設備維修管理方針的重要環節。

2.1 數控系統的維護

數控系統經過了一段較長的使用時間，一些元器件總會發生老化甚至損壞，有機電刷應該進行定期更換以及檢查。加工中心、數控銑床、數控車床等，應該每年檢查一次，頻繁地加速機床，應該每兩個月檢查一次。而檢查的主要步驟如下：（1）檢查工作的進行必須要處于數控系統斷電且電動機徹底冷卻的情形之下。（2）將橡膠刷帽取下，通過螺紋旋具將刷蓋擰下，拿出電刷。（3）對電刷長度進行測量，若已經磨損至原來長度的一半則需更換新的電刷，且型號相同。（4）對電刷弧形的接觸面進行仔細的檢查，看其是否存在裂縫或者深溝，電刷彈簧是否有打火的痕跡，一旦發現上述現象存在，則必須交換新電刷，且在一個月之后重新檢查。若上述現象仍然存在，則需對電動機工作條件進行考量或者機器本身有無問題出現。（5）將不含水分與金屬粉末性質的壓縮空氣導進電刷孔，且將孔壁上粘著的粉末吹掉。如果無法完全吹干凈的話，需通過螺紋旋具進行清理，直至孔壁完全被清理干凈為止。在這一過程中必須注意，不能接觸換向器表面。（6）重新將電刷裝上，將刷蓋擰緊。如果需要更換電刷，則需要將電動機進行一段時間的空運行，如此便能夠讓換向器與電刷的表面相吻合。

2.2 機械部件的維護

相較于傳統機床機械結構而言，數控機床機械結構更加簡單，然而機械部件以及精度都有所提高，也對維護工作有了更高標準的要求。同時，由于數控機床還有刀庫及換刀機械手、液壓和氣動系統等，使得機械部件維護的面更廣，工作量更大。

（1）對數控機床的主傳動鏈性能、結構以及主軸調整的方法進行熟悉，嚴格禁止超性能的使用。在有不正常的現象出現情況下，必須立刻停機，進行故障的排除。

（2）使用帶傳動的主軸系統，需定期調整主軸驅動帶的松緊程度，防止因帶打滑造成的丟轉現象。

（3）注意對主軸箱的溫度進行觀察，并對主軸潤滑的恒溫油箱進行檢測，調節溫度的范圍，以防油箱內有雜質進入，及時對油量進行補充。每年需確保更換潤滑油一次，并對過濾器進行清洗。

（4）要經常對壓縮空氣的氣壓進行檢查，調整至標準值，必須足夠氣壓才能對主軸錐孔當中灰塵和切屑完成清理，保持刀柄與主軸連接部分的清潔。主軸中刀具夾緊裝置長時間使用后，會產生間隙，影響刀具的夾緊，需及時調整液壓缸活塞的位移量。

（5）對液壓系統的平衡主軸箱重量結構，必須對液壓系統壓力進行定期的觀察，若油壓比要求值低，則需進行及時的調整。

3 結束語

綜上所述，機電一體化已經成為了企業競爭一項核心的技術，機電一體化設備也成了一個企業保證效益、保證生產的關鍵。在維護上，企業應該注重基礎設施的管理，注重對維修人才的培養，把企業內部的工作人員調動起來，做好機電一體化設備的維護，力保機電一體化設備的正常運轉。

參考文獻

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