伺服電機在鑄造設備中的使用和維護保養

陸青青

（浙江亞太機電股份有限公司，浙江杭州 311203）

0 引言

當前人們對于伺服電機在鑄造設備中的使用和維護保養研究還不夠成熟，對于伺服電機的應用效率仍然有待提高，而隨著人們對于環保與經濟效益觀念的轉變，對于設備使用壽命的重視程度逐漸增加，對于鑄造設備中零件的使用維護也更為重視。正是在這樣的背景下，伺服電機在鑄造設備中的使用和維護保養逐漸成了當前鑄造企業以及相關使用人員深入探究的熱點話題，而研究的內容分為以下部分，即提高伺服電機的使用效率和維護保養伺服電機的措施，并提高相關設備的可靠性。

1 伺服電機概述

1.1 伺服電機概念

伺服電機是在伺服系統中用于控制機械元件運轉的電動發動機，其作用類似于一種補助馬達間接變速裝置，可以用于控制速度。伺服電機的位置精度非常準確，能夠將伺服系統中存在的電壓信號，轉化為轉矩和轉速信號，進而驅動相關的控制對象。另外，伺服電機的轉子轉速受輸入信號的控制，同時能夠實現快速的反應，在其自動控制系統中常常作為執行元件來使用。伺服電機具有機電時間常數小、線性度高等特點，在當前的鑄造設備中有著廣泛的應用。

1.2 伺服電機分類

伺服電機主要分為直流伺服電機和交流伺服電機2 種。

直流伺服電機又分為有刷電機與無刷電機2 種，其中有刷伺服電機的成本較低，其結構組成也較為簡單，啟動時的轉矩較大，相關調速范圍也較寬，相比于其他電機更為容易控制，但需要長期的維護，對于環境的要求也更為嚴格。而無刷伺服電機則體積更小，重量相比較而言也更為輕便，在使用時出力較大，響應速率也更快，但其控制系統更為復雜，目前也逐漸實現了智能化。

交流伺服電機則屬于無刷電機的一種，分為同步與異步電機2 種不同的應用方式。在日常中所使用的交流伺服電機多為同步電機，其具有功率范圍較大，轉速較低，慣量大等特點，更適合作為低速平穩設備的電機使用。同時由于是正弦波控制，轉矩的脈動較小，也是其應用較為廣泛的優勢。

1.3 伺服電機工作原理

伺服電機的工作原理與兩相交流異步電機相同，在定子上裝有2 個繞組，即所謂的勵磁繞組和控制繞組，而在伺服電機的運作中，需要勵磁繞組和控制繞組在空間上相隔90°。為此往往是通過勵磁繞組中串聯電容C 產生兩相旋轉磁場，并適當地選擇電容的大小，從而使得通入兩個繞組的電流相位差接近90°，這樣便能夠產生一定的旋轉磁場，在旋轉磁場的作用下，伺服電機內部的轉子便能能夠轉動起來。

2 伺服電機在鑄造設備中的使用

伺服電機在當前鑄造設備中應用較為廣泛，而V 法造型線上的應用較為成熟。

2.1 伺服電機在造型線砂箱轉換上的應用

在造型線砂箱的應用中，伺服電機主要用于轉換造型線的砂箱，可對不同的澆注要求，提供不同的砂箱進行適當的澆注工作，這也需要相關的工作人員能夠針對不同的澆筑材料和澆筑技術，對砂箱的應用進行準確的判斷。而伺服電機能夠在這一環節中，通過線勾的方式，在轉動中完成對于造型線砂箱的轉換，在提高了造型線砂箱轉換穩定的同時，提高了相關造型線鑄造技術的安全性。

2.2 伺服電機在造型線合箱上的應用

在當前造型線砂箱技術的應用中，對于伺服電機的應用也較為廣泛，在鑄造設備中，模具的效果往往是決定鑄造質量與水平的重要因素，因此需要對模具的制作進行充分地細化，以便于能夠更好更準確地完成對于相關模具的制作，因此要求能夠更好地應用伺服電機來完成合箱，從而按照規定工藝完成指定的模子，最終達到促進后續鑄造效果優化的目的。而伺服電機作為這種造型線鑄造設備的主要構成部件，在這一環節中，伺服電機的應用效果也在一定程度上影響了鑄造設備的鑄造效果。

2.3 伺服電機在造型線推箱上的應用

伺服電機還廣泛地應用于造型線砂箱的推箱環節。造型線砂箱在完成指定的合箱動作后，需要將制作好的模具推送到指定的位置，以便于完成對于后續的澆筑工作，這也就對伺服電機形成一定的應用需要，在當前消失模鑄造、實體鑄造、V 法鑄造等鑄造方式的應用中，伺服電機對于推箱這一動作雖都具有不同的應用效果，但卻能夠通過線勾的方式完成對于砂箱的推箱動作，這對于伺服電機的應用改良形成了一定的促進作用。

3 伺服電機的常見故障

因工作環境的問題，直流伺服電機往往會需要相關人員的定期維護，如果維護不到位或者發生一些無法預料到的意外，都會產生一定的運行故障，這些故障中有些是較為常見的，現對這些常見故障進行簡單的闡述。

3.1 電機過載或過流

電機的過載與過流是較為常見的一種故障，也是當前直流電機負載過大的顯著表現，而直接表現也是體現在機械上的，通過一系列檢修后能較為容易地排除故障，對于電機的作用和相關配置反應并不具有影響，但如果電機長期處于過載或者過流的狀態，可能會對電機造成一定的損壞，甚至會造成部分控制器輸出元件和相關部分造成故障。

3.2 轉矩減少或者無力

轉矩對于電機的效率具有較為顯著的影響，轉矩減少和無力等現象會導致電機旋轉出現問題，最終導致電機停轉。這一故障的原因多為電機退磁造成，或者是電刷接觸的電阻過大導致接觸不良等問題，同時電刷的彈簧燒壞或者控制故障也有可能會造成轉矩減少的故障，如果不能夠快速解決這一故障，將會產生一系列聯帶問題。

3.3 電機轉子轉動噪聲

電機轉動噪聲的問題一直是直流伺服電機的常見故障，這多是由于電機內部的異物或者磁體脫離等原因造成的，或者是機械連接部分安裝不正確等都有可能導致這一問題。除此之外，換向器變得粗糙或者燒毛等因素也可能會使得電機轉子的轉動出現過度摩擦，進而導致相關轉子轉動的噪聲變得過大。

3.4 制動器發生故障

制動器的故障是大多數電機都可能存在的問題，隨著使用壽命的縮短，這種在垂直軸上使用的制動器如果發生故障，往往會攜帶著電機出現過流過載以及過熱的問題，而對于制動器故障的維修也較為重要，因此當電機發生過流過熱時，需要能夠及時考慮到制動器的問題，并對其進行及時的處理，避免問題出現復雜化。

4 伺服電機的維護保養優化措施

4.1 設備尺寸不準或過流警報

在日常的使用中可能存在不同的設備尺寸不準的狀況，同時也可能會有過流的警報發生，這是由于間隙過大或者沒有潤滑油等原因造成的，但有時出現的過流現象與電機并無太大關系，往往是絕緣造成的電機短路。為此需要能夠拆開電機進行準確地檢查，確保電刷磨損程度符合標準，并清理內部碳粉，避免造成相關的短路問題。

4.2 伺服電機發出較大聲響或驅動警報

在運行的過程中，往往會有伺服電機發出較大聲響，并隨即出現驅動警報，這大多是由于移動式產生的振動或者沖擊造成的，這種沖擊大多是由于控制器后者伺服電機的運作造成的，需要相關維修人員拆開電刷進行檢查，確保電刷無故障后，將整個電機拆開檢查，確保換向器是否正常運行，并進行相關的故障排除。

4.3 伺服電機不轉并出現過流警報

當伺服電機出現不轉，并伴隨著過流警報產生時，相關維修人員需要將電機的電刷拆下來檢查，往往這時電刷的彈簧都會存在一定的問題，需要根據故障情況將換向器和電刷進行正常的維修，在確保電機不出現抖動現象時，電機才算正常運行，如果出現抖動，就需要對換向器的表面進行重新修整。

4.4 伺服電機回轉并出現過流警報

出現過流警報時，需要先對電機進行檢查，并用萬能表測量繞線組的電阻，從而更好地判斷電機的故障。在確認是電機故障后，需要拆開電機進行相關的檢查，從而確認伺服電機出現故障的原因，這時需要著重檢查電機的磁體，往往都會存在退磁現象，從而針對問題進行相關的檢修。

5 結語

當前對于伺服電機在鑄造設備中的使用和維護的研究隨著科技的進步，以及人們對于收益回報率的追求的增長，不斷地深入，并為伺服電機應用的發展提供了重要的推動力，而在日常的使用中，需要針對常見的故障，進行針對性的檢修工作，從而確保伺服電機的正常運行，這樣才能夠延長伺服電機的使用效率與使用壽命，避免更換造成的成本增加和經濟損失。