CNC | 如何为机床做机电一体化评价

2019/9/29 16:34:12

本文来源:三菱电机自动化中国微信公众号

机电一体化评价的重要性

在机床使用过程中经常发现一些因外围环境和使用不当造成设备的故障,如因冷却液或其他污染物侵入而导致风扇停止,电气短路,腐蚀;由小动物啃咬或排泄物导致的电气短路、腐蚀或电缆断线;因安装或布线不当引发过热和噪声引起的误动作、机器停止、过早老化或故障等等。我们的目的是希望通过机电一体化评价减少因环境和使用条件引起的故障,改善使用环境也能提升机床寿命降低故障率。

解决诸多现场课题

三菱电机有高招

接下来将从常见的电柜设计、主轴电机安装、伺服电机安装三个方面来进行具体描述。

一、电柜设计使用规范

01油污粉尘侵入的防止方法

针对机台的门、孔、操作柜-强电柜间、控制单元、操作面板、机械操作面板实施必要的防护措施。

★为了通过电缆,安装器械等而在柜上开出的孔,使用时保持接续状态勿形成缝隙,未使用时请将孔严实塞住。

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★ 操作柜和强电柜间的电线导管中请勿产生缝隙。产生缝隙的情况下,请安装垫片或在缝隙处用密封剂 (敛缝剂)等密封。

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★安装时请避免各器械与柜之间产生缝隙。必要的时候,安装垫片或在缝隙处用密封剂(敛缝剂)等堵住。

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★为了防止因门的弯曲而导致密封性降低,请用高强度的部材制作电气柜或至少两处以上强化固定。

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02关于光纤的安装使用

针对驱动通信电缆是使用光纤。和一般的电线不同,直径为1mm,纤细易折断,光纤如受到巨大的冲击、用力拉,或剧烈的弯折等会变形或断线,将导致无法通讯。

建议事项

① 配线时,请注意勿踩光纤。另外,请注意勿被门夹着。

② 使用时,勿用力捆扎光纤。捆扎的时候,使用缓冲材料(海绵等)固定。禁止使用塑料条,乙烯带子(含有可塑剂)捆扎或者接触光纤。

③ 请不要在光纤上放置重物。

④ 请选择适当长度的光纤。光在直线的情况下强,而在弯曲的情况下变弱。一定要设置最小处理半径,注意不要被机器的角等压住。请避免过度的弯曲(卷曲次数控制在10次以下)。

⑤ 操作柜、强电柜的组装、配线时易形成粉尘,这种情况下请勿将光纤接口端的保护盖拆下。※ 闲置的接口也请勿将保护套拆下。

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03关于单元安装

控制器单元——对应M80系列

若单元后部的接头一部分负荷过重的话,将可能导致各接头的接触异常(断续导通),并损坏控制器单元或其他连接的装置。

建议事项

①控制器单元的配线侧,请确保110mm以上的配线空间。

②底部安装时,请注意光纤接头的拔插、卷曲次数、最小弯曲半径。

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驱动器——对应MDS-EM*系列

★避免油污从强电柜安装部件的缝隙中侵入,当油污侵入到强电柜内部,会附着在各电气部件和电缆上,将导致电缆的绝缘效果下降,部件内部零件的腐蚀和故障。

★电柜内部的冷却效果恶化的情况,将导致驱动器性能降低和故障的发生。

建议事项

①请确保安装时空间在如下图要求距离以上。

③驱动器单元安装时,请使用垫片防止油污的侵入。

④强电柜外的散热片的冷却风扇上安装过滤器,可以将油污(切削水)的侵入降到最小限度。

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04防止干扰的对策

动力线和信号线的分离,即强电和弱电分离。

动力线和信号线接近布线的话,电源的干扰会导致周围元器件出现故障报警。

建议事项

为了抑制电源带来的干扰影响,请按下列方法实施。

①驱动单元的动力线和信号线请勿捆扎在一起。

②驱动单元的动力线和信号线尽量避免平行布线而是分离布线。

③检测器电缆和NC单元的通信电缆等的信号线,使用旋转双密封线进行接地。

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地线的连接方法(禁止中转连接)

请不要将接地线中转接连各单元。从其他单元传出来的干扰可能会引起另外单元故障。

建议事项

各单元上有连接PE(保护接地)或FG(结构接地)的端子和安装孔。各单元接地线,请在强电柜或器械框体的主接地板上一点连接。

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PE: 防止触电的接地

FG: 稳定器械的作业 (抑制噪音)的接地

另外,接地要遵从各国规定的接地条件。(在欧洲普遍为Y结线的中性点接地)

有关接地线尺寸,请使用参考说明书上单元要求的尺寸以上的线。

AC电抗器的接地

AC电抗器未接地使用的话,易受到干扰的影响,导致元器件的故障;另外,接地可以有效避免雷电影响,雷击时可能导致元器件的故障。

建议事项

AC电抗器请按照以下要求进行接地。

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05针对元器件运输时,运转振动时的保护

AC电抗器、变压器等重量大的部品如果安装在高位置的话,重心变高,容易导致元器件在运输时或运转振动时对其造成损伤。

建议事项

可以降低元器件的安装重心,把重量大的元器件安装在较低的位置。保证其在振动情况下仍能稳定。

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06防止错误配线的对策

电缆需要标记名称,如果无标记,易导致混淆,错误配线,同时在单元交换时作业效率也会降低。

建议事项

在电缆上标记名称,捆扎时请勿遮住。

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07提高服务作业便利性

设计时充分考虑操作柜的合理空间,如果不能保证合理的柜内作业空间,服务时的作业效率将会降低。

建议事项

电气柜在设计和安装时,需要考虑机台的组装后状态,并保证足够的空间,可以无障碍的更换零件。

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二、主轴电机安装使用规范

01关于主轴电机进线端口防护

防止液体及异物侵入电机接线盒引出口,液体和异物如从主轴马达的接线盒的进线端口侵入,将导致电机内部短路及检测器等电气部品故障。

建议事项

①接线盒的引出口安装穿线导管和穿线管接头时,请加密封垫片。

②请堵住穿线导管前端的缝隙,或者将其加长引至电柜内部。

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02安装电机保护套

如果电机的外围、冷却风扇、冷却通风口、吸入或附着润滑油、切削液、加工粉尘等,会引起电机的冷却性能降低,而导致电机风扇故障及电机温度的上升,从而使电机轴承损坏及线圈烧毁。

建议事项

为了防止主轴电机不附着润滑油、切削液的雾体、粉尘及加工粉尘,请在电机外围加上保护罩,防止由通风口被堵塞而导致冷却效果降低。

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03主轴电机联轴器安装和拆卸要求

主轴电机联轴器安装和拆卸时禁止击打和敲击,按压轴芯,或施加过重负荷的推拉力,同时安装后联轴器的平面度和径向跳动过大时,均易导致电机内部的轴承破损或故障或异常声音。

建议事项

①在主轴电机上安装和拆卸联轴器时, 注意请勿对轴芯方向施加过负荷的冲击和推力。在电机规格中,电机输出轴在向电机内部受压方向(径向)上的允许负荷为0[kgf]。

②联轴器安装后需要确认平面度和径向跳动在10μm以下。

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04主轴电机安装联轴器后动平衡调整

主轴电机安装联轴器之后,需要对主轴电机进行动平衡的校正,如果动平衡较大的话,会造成主轴电机的轴承破损、故障、异常声音。

建议事项

请在主轴电机上安装完联轴器后,实施动平衡调整。

电机测定处(参考):

①负载侧支架中央部

②反负载侧支架中央部

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备注:

三菱电机管理基准是在电机全转速区域的振动加速度0.5G(4.9m/s2)以下或是振动振幅V5(双振幅5μm)以下。不满足上述值时,考虑为安装零件的不平衡量过大造成的。执行安装零件单体中的平衡修正或是在安装零件状态下执行平衡修正。

05主轴电机法兰安装操作

针对主轴电机安装采用直连状况下,注意电机端法兰与联轴器之间是否会产生干涉,可能会对电机的轴芯产生冲击,并导致主轴电机故障。

建议事项

①主轴电机安装时,使用吊车进行平行移动

★主轴电机是重物,请勿用手搬运

②注意安装过程中,避免法兰与联轴器干涉,完成后确认法兰与联轴器之间保留一定的间隙,避免产生径向受力和轴芯受力

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06联轴器安装振动精度和动平衡

针对主轴电机安装采用直连状况下,联轴器安装完后,确认联轴器偏摆值,并进行动平衡测试,动平衡过大,则会造成轴承磨损和电机损坏或声音异常。

① 请确认联轴器外围径向偏摆保持在10μm以下。

②在主轴电机上安装联轴器后,进行振动测试,以确认动平衡测量数值参考值以下。

电机测量处:

QQ截图19

①负载侧支架中央部(X?Y方向)

②反面负载侧支架中央部(X?Y方向)

三菱电机管理基准是在电机全转速区域的振动加速度0.5G(4.9m/s2)。

07动力线等其他安装注意事项

请勿使用主轴电机端子箱等主轴电机其他铸件部分用于固定机台附属配件,容易造成主轴电机故障,配件脱落损坏。

建议事项

禁止在在电机本体铸件上进行开孔,用于作为固定动力线等附属配件支架。

请使用机台的固定铸体来固定动力线等相关的配件,保证其稳定性,防止脱落和扯断。

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三、伺服电机安装使用规范

01伺服电机接头方向和电缆弯折

安装方向没有限制,任何方向都可以安装。但是电机电源、编码器电缆的标准方向是朝下。如果没有按标准方向进行安装的情况下,需要进行必要防范油和水侵入。

建议事项

电缆接头无法朝下安装的情况下,请设置电缆弯折以防范油和水侵入。

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02伺服电机保护罩

电机的保护形式基于IEC 标准(IP 分类),但本标准只是短时间的性能规定,不能保证连续的环境保护特征。

另外,IP 分类并不表示耐腐性,敬请注意。

建议事项

如果油或者水沾到电机上,或有可能电机经常发生浸水情况时,必须采取加保护罩等对策。

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03直连轴的振动精度

伺服电机和滚珠螺杆直接连结的状态下,如果轴心偏摆较大,则会造成轴承破损等马达故障或异常声音。

建议事项

请确认电机与联轴器固定连接后,联轴器和丝杠径向偏摆保持在10μm以下。

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附:不合格案例介绍

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