伺服驱动器震动可能由机械结构、电气系统、控制系统、环境因素等多方面原因导致,以下是详细介绍:
机械结构问题
安装精度偏差:
同轴度超标:当电机轴与负载轴偏移超过一定范围(如0.05mm)时,在高速运转下会产生周期性冲击,导致振动加剧。
紧固失效:螺栓预紧力不达标或松动会引发谐振。例如,某设备在M12螺栓扭矩从40N·m降至30N·m时,振动加速度从2m/s²骤增至8m/s²。
机械部件缺陷:
联轴器失衡:联轴器老化或磨损后偏心量增大,会使电机径向受力波动,引发振动。
传动链间隙:传动部件(如丝杠螺母副)磨损产生背隙,会导致反向间隙冲击,形成规律性抖动。
负载匹配失当:
惯量不匹配:电机惯量与负载惯量差异过大时,带载启动或停止时加速度突变会引发颤振。
扭矩不足:当所需加速扭矩超过电机额定值一定比例(如70%)时,速度环将进入非线性工作区,产生脉冲式振动。
电气系统问题
电源污染:
谐波干扰:电源谐波畸变率过高(如15%)会导致伺服驱动器母线电压纹波超标,引发电机振动。
浪涌冲击:雷击或设备启停产生的瞬态过电压,可使伺服电机相电流瞬时波动达额定值的300%,导致振动。
接地系统缺陷:
共地阻抗:控制柜与电机接地电阻差异过大(如>0.5Ω)会形成地环路电流,产生持续工频振动。
屏蔽失效:编码器电缆未采用双绞屏蔽时,电磁干扰强度可提升6倍,导致随机性抖动。
信号传输异常:
编码器失步:编码器信号延迟或丢失会导致位置环校正频率异常,引发高频振动。
脉冲丢失:驱动器接收脉冲误差率过高时,会出现累计位移偏差引发的周期性抖动。
控制系统问题
PID参数失衡:
比例增益过高:速度环比例增益设置过大时,阶跃响应超调量增加,可能引发机械共振。
积分饱和:积分时间常数过小时,系统在稳态运行时会出现位置振荡。
滤波设置不当:
速度滤波缺失:未启用低通滤波时,系统在加减速阶段会产生速度毛刺,引发振动。
陷波频率偏离:谐波滤波器频率设置与实际共振频率不一致时,滤波失效。
动态补偿失效:
前馈不足:加速度前馈系数设置过低时,实际加速度滞后目标值,导致振动。
摩擦补偿错误:静摩擦系数设定偏高时,启动瞬间会产生位移跳跃。
环境因素问题
温度漂移:
电机过热:电机温度升高会导致磁极偏移,引发周期性转矩波动。
控制器降额:驱动器在高温环境下输出能力下降,可能导致间歇性失步。
粉尘侵入:
编码器污染:光电编码器积尘会导致脉冲丢失率上升,引发振动。
散热堵塞:驱动器散热片被碎屑覆盖会加速温升,引发热保护抖动。
机械共振激发:
结构模态激活:设备运行频率接近机身固有频率时,会引发振幅放大效应。
多轴耦合振动:多轴机器人相邻关节频率差过小时,会产生复合振动模式。