機(jī)電一體化設(shè)備的維護(hù)探究

彭志輝

摘 要：企業(yè)必須保障生產(chǎn)，必須實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，就和機(jī)電一體化設(shè)備分不開(kāi)，而要想保證機(jī)電一體化設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就離不開(kāi)維修及保養(yǎng)。文章通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)操作及研究，立足于機(jī)電一體化的的工作原理及其概念，對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的維護(hù)進(jìn)行了探究，以供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；設(shè)備；維護(hù)

引言

依據(jù)當(dāng)前機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)發(fā)展形勢(shì)，提出了新型機(jī)電一體化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，具體介紹這項(xiàng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能元件速度控制的原理、閥位選型及設(shè)計(jì)的解決方式。執(zhí)行機(jī)構(gòu)將伺服電機(jī)、控制器以及閥門(mén)合成整體，通過(guò)單片機(jī)以及變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的位置控制及其動(dòng)作速度，解決了閥門(mén)的模擬信號(hào)隔離、電機(jī)保護(hù)、極限位置判斷、閥門(mén)柔性開(kāi)關(guān)以及精確定位等一些技術(shù)上的問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可以表明，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)在具體特性上具備保護(hù)完善、與計(jì)算機(jī)通訊及動(dòng)作迅速等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用上充分運(yùn)用機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)所帶來(lái)的快捷與方便。

1 機(jī)電一體化當(dāng)中的工作原理分析

1.1 系統(tǒng)工作原理

霍爾電壓、電流傳感器及其位置傳感器檢測(cè)到的逆變模塊三相輸出電壓、電流以及閥門(mén)的位置信號(hào)，經(jīng)一系列的轉(zhuǎn)換以后送入單片機(jī)。單片機(jī)通過(guò)控制PWM波發(fā)生器，產(chǎn)生的PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的變頻調(diào)速以及閥位控制。

1.2 控制系統(tǒng)的每一個(gè)功能元件的選型

1.2.1 位置檢測(cè)電路，這一電路屬于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要組成部分，其主要功能在于進(jìn)行準(zhǔn)確位置信號(hào)的提供。之前電動(dòng)執(zhí)行相關(guān)機(jī)構(gòu)中基本都運(yùn)用繞線電位器、差動(dòng)變壓器、導(dǎo)電塑料電位器等。當(dāng)前，導(dǎo)電塑料的電位器較為普遍，但它具備觸點(diǎn)，且壽命不長(zhǎng)，精度也不是很高；差動(dòng)變壓器因?yàn)闇囟忍匦圆焕硐胍约熬€性區(qū)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(shù)字傳感器作為位置傳感器，這類(lèi)傳感器不存在觸點(diǎn)，并且具有穩(wěn)定性較高、無(wú)溫度上的限制、精度高且無(wú)線性區(qū)的限制等特點(diǎn)。

1.2.2 智能逆變模塊IPM，為了可以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性高，體積小的要求，電機(jī)電源采用智能功率模塊IPM。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要適用功率小于5.5kW的三相異步電機(jī)，其功率因數(shù)為0.75，額定電壓為380V。經(jīng)過(guò)計(jì)算可以知道，選用日本產(chǎn)的智能功率模塊PM50RSA120可以達(dá)到系統(tǒng)的要求。這個(gè)功率模塊集功率開(kāi)關(guān)與制動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電路于一體，并且內(nèi)部安置了報(bào)警輸出、過(guò)熱保護(hù)、欠電壓、短路以及過(guò)電流，是一種高性能的功率開(kāi)關(guān)器件。

1.2.3 三相PWM波發(fā)生器，PWM波的產(chǎn)生一般有數(shù)字和模擬的兩種方法。數(shù)字法就是根據(jù)不同的數(shù)字模型用計(jì)算機(jī)算出各切換點(diǎn)，并且存入到內(nèi)存，然后通過(guò)查表以及必要的計(jì)算產(chǎn)生PWM波，這樣的方法占用的內(nèi)存非常大，而且不能確保系統(tǒng)的精度；而模擬法電路非常復(fù)雜，有溫漂的現(xiàn)象，精度比較低，還限制了系統(tǒng)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(hào)，確保微處理器有充足的時(shí)間進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的控制、保護(hù)以及檢測(cè)等功能，選用了MITEL公司生產(chǎn)的SA8282作為三相PWM發(fā)生器。SA8282是專(zhuān)用的大規(guī)模集成電路，具有獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)微處理器接口，芯片的內(nèi)部也包含了、頻率、波形等控制的信息。

1.2.4 單片機(jī)，選用因特爾公司生產(chǎn)的8031單片機(jī)，它主要是通過(guò)并行8255口擔(dān)負(fù)控制系統(tǒng)的信號(hào)處理：接收系統(tǒng)對(duì)閥門(mén)開(kāi)度、關(guān)閉、閥門(mén)開(kāi)啟、轉(zhuǎn)矩等設(shè)定一些信號(hào)，并且提供了三相PWM波發(fā)生器所需要的控制信號(hào)；執(zhí)行控制系統(tǒng)來(lái)的控制信號(hào)，向控制系統(tǒng)反饋信號(hào)；提供顯示電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)信號(hào)；處理通過(guò)模擬輸入口接收的位置、電壓、電流等檢測(cè)信號(hào)；處理IPM所發(fā)出的報(bào)警信號(hào)以及故障信號(hào)。

2 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)

數(shù)控機(jī)床都是企業(yè)的重點(diǎn)以及關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)該發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的高效益，只要精心的維護(hù)和正確的操作，就可以確保它的開(kāi)動(dòng)率。正確的使用以及操作可以防止機(jī)床非正常磨損，避免突發(fā)故障；精心維護(hù)可使得機(jī)床隨時(shí)保持較好技術(shù)狀態(tài)，有效延緩劣化的進(jìn)程，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障將其消滅，防患未然，保障安全運(yùn)行。因此，數(shù)控機(jī)床的正確使用與精心維護(hù)，是貫徹預(yù)防為主的設(shè)備維修管理方針的重要環(huán)節(jié)。

2.1 數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)

數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了一段較長(zhǎng)的使用時(shí)間，一些元器件總會(huì)發(fā)生老化甚至損壞，有機(jī)電刷應(yīng)該進(jìn)行定期更換以及檢查。加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車(chē)床等，應(yīng)該每年檢查一次，頻繁地加速機(jī)床，應(yīng)該每?jī)蓚€(gè)月檢查一次。而檢查的主要步驟如下：（1）檢查工作的進(jìn)行必須要處于數(shù)控系統(tǒng)斷電且電動(dòng)機(jī)徹底冷卻的情形之下。（2）將橡膠刷帽取下，通過(guò)螺紋旋具將刷蓋擰下，拿出電刷。（3）對(duì)電刷長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，若已經(jīng)磨損至原來(lái)長(zhǎng)度的一半則需更換新的電刷，且型號(hào)相同。（4）對(duì)電刷弧形的接觸面進(jìn)行仔細(xì)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(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象存在，則必須交換新電刷，且在一個(gè)月之后重新檢查。若上述現(xiàn)象仍然存在，則需對(duì)電動(dòng)機(jī)工作條件進(jìn)行考量或者機(jī)器本身有無(wú)問(wèn)題出現(xiàn)。（5）將不含水分與金屬粉末性質(zhì)的壓縮空氣導(dǎo)進(jìn)電刷孔，且將孔壁上粘著的粉末吹掉。如果無(wú)法完全吹干凈的話，需通過(guò)螺紋旋具進(jìn)行清理，直至孔壁完全被清理干凈為止。在這一過(guò)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(dòng)機(jī)進(jìn)行一段時(shí)間的空運(yùn)行，如此便能夠讓換向器與電刷的表面相吻合。

2.2 機(jī)械部件的維護(hù)

相較于傳統(tǒng)機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)而言，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，然而機(jī)械部件以及精度都有所提高，也對(duì)維護(hù)工作有了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)，由于數(shù)控機(jī)床還有刀庫(kù)及換刀機(jī)械手、液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)等，使得機(jī)械部件維護(hù)的面更廣，工作量更大。

（1）對(duì)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)鏈性能、結(jié)構(gòu)以及主軸調(diào)整的方法進(jìn)行熟悉，嚴(yán)格禁止超性能的使用。在有不正常的現(xiàn)象出現(xiàn)情況下，必須立刻停機(jī)，進(jìn)行故障的排除。

（2）使用帶傳動(dòng)的主軸系統(tǒng)，需定期調(diào)整主軸驅(qū)動(dòng)帶的松緊程度，防止因帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

（3）注意對(duì)主軸箱的溫度進(jìn)行觀察，并對(duì)主軸潤(rùn)滑的恒溫油箱進(jìn)行檢測(cè)，調(diào)節(jié)溫度的范圍，以防油箱內(nèi)有雜質(zhì)進(jìn)入，及時(shí)對(duì)油量進(jìn)行補(bǔ)充。每年需確保更換潤(rùn)滑油一次，并對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行清洗。

（4）要經(jīng)常對(duì)壓縮空氣的氣壓進(jìn)行檢查，調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)值，必須足夠氣壓才能對(duì)主軸錐孔當(dāng)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(zhǎng)時(shí)間使用后，會(huì)產(chǎn)生間隙，影響刀具的夾緊，需及時(shí)調(diào)整液壓缸活塞的位移量。

（5）對(duì)液壓系統(tǒng)的平衡主軸箱重量結(jié)構(gòu)，必須對(duì)液壓系統(tǒng)壓力進(jìn)行定期的觀察，若油壓比要求值低，則需進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化已經(jīng)成為了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)一項(xiàng)核心的技術(shù)，機(jī)電一體化設(shè)備也成了一個(gè)企業(yè)保證效益、保證生產(chǎn)的關(guān)鍵。在維護(hù)上，企業(yè)應(yīng)該注重基礎(chǔ)設(shè)施的管理，注重對(duì)維修人才的培養(yǎng)，把企業(yè)內(nèi)部的工作人員調(diào)動(dòng)起來(lái)，做好機(jī)電一體化設(shè)備的維護(hù)，力保機(jī)電一體化設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

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