维修现场出现位置计数不稳定、转速反馈异常或者设备回零后重复位置发生变化时,电气人员很容易先把注意力放在编码器、电缆和控制器输入上。信号线重新接过,供电也正常,编码器甚至换了新的,问题却仍然存在。继续往机械端检查,有时才会发现真正值得处理的是编码器和被测轴之间那段并不起眼的连接件——编码器联轴器。
对于采用实心轴结构的旋转编码器,编码器轴通常需要与被测机械轴建立可靠的旋转连接。联轴器安装在两根轴之间,把机械侧的旋转运动传递给编码器,使编码器能够按照实际轴运动产生相应的位置、角度或转速信号。它不是简单把两个轴头“接在一起”就算完成安装,还要面对机械装配中不可避免的轴线偏差。具体联轴器能够容许多少偏心、角度偏差和轴向位移,应以对应产品资料为准,不能凭材料柔软或外形有弹性就认为可以吸收任意安装误差。
设备初装时,编码器联轴器最容易暴露的问题就是对中。编码器支架位置稍有偏差,两根轴的中心线就可能无法完全重合。某些柔性联轴器能够在规定范围内补偿一定安装误差,但这种补偿能力是有限的。偏差超过允许范围以后,联轴器并不会把错误“消除”,而是可能把附加负荷传递到编码器轴和轴承。对于本身属于精密检测元件的旋转编码器,这种持续的机械负荷并不是理想工作状态。因此设备调试时,编码器安装位置、支架刚度、轴端尺寸和联轴器状态应该一起检查,而不是编码器固定上去以后只确认有没有脉冲输出。
生产设备反复启停后,另一类问题来自连接可靠性。机械轴加速、减速和正反转时,联轴器需要持续传递旋转运动。如果紧固位置松动、轴与联轴器配合不正确或者连接部分出现打滑,编码器收到的机械运动就可能与真实轴运动不一致。此时控制系统看到的是编码器输出的结果,却未必知道机械传递环节已经发生变化。对于长度计量、送料控制、滚筒同步、位置检测等应用,这种机械侧的问题可能表现为计数偏差、重复定位变化或速度反馈异常。
这也是为什么更换编码器之后,维修工作并不应该立刻结束。老编码器拆下时,如果联轴器已经经历长期运行,新编码器继续沿用原来的联轴器,就应检查连接件是否存在裂纹、永久变形、紧固部位磨损等情况。同时还要重新确认两侧轴径和安装位置。不同编码器系列可能采用不同轴径和附件规格,即使两个编码器外形尺寸接近,也不能默认原联轴器一定能够直接继续使用。
老设备改造时,这个问题更加明显。原来的编码器停产后,维修人员可能需要更换其他系列产品,新编码器的轴径、轴伸长度、安装法兰或者支架位置都可能发生变化。如果只想办法让安装孔“对得上”,而没有重新处理轴系连接,新编码器即使电气参数完全满足要求,也可能因为机械安装不合理留下隐患。此时编码器联轴器、安装法兰和支架实际上属于同一套机械安装条件,需要一起确认。
机械振动同样会影响这一连接位置。输送机、包装机械、印刷设备、卷绕机构以及一些频繁加减速的自动化设备中,编码器往往直接安装在运动轴附近。长期运行后,支架紧固状态、轴承间隙以及机械振动都可能发生变化。如果发现编码器安装座存在明显松动,单独更换联轴器通常不能解决根本问题。因为联轴器承担的是连接和一定范围内的安装偏差补偿,并不是用来修正严重的轴系跳动、松旷或结构变形。
设备检修时还有一个常见习惯值得注意:拆联轴器不能把编码器轴当成普通机械轴处理。编码器内部包含精密部件,安装或拆卸联轴器时不宜通过敲击方式强行套入,也不应对连接件进行超过产品要求的拉伸、弯曲或压缩。遇到拆不下来的旧联轴器,首先应该确认其固定方式,而不是为了节省时间直接用工具冲击编码器轴端。
在备件管理上,编码器联轴器也容易被遗漏。现场通常会记录编码器型号,却很少记录联轴器的轴孔尺寸、结构形式和适配关系。真正发生故障以后,新编码器到了现场,却发现旧联轴器损坏或者轴径不匹配,设备仍然无法恢复。对于停机损失较高、编码器属于关键位置反馈元件的设备,把匹配的联轴器作为附件信息一起保存,会比临时按照外径寻找替代品更可靠。
编码器联轴器体积不大,也不会出现在控制程序里,但它处在机械运动转换成电气反馈之前。轴到底转了多少,首先要可靠地传到编码器,后面的脉冲计数、速度计算和位置控制才有意义。因此,当设备出现编码器反馈异常时,除了查供电、接线、干扰和编码器本体,回到轴端看一眼联轴器的紧固、对中和机械状态,往往也是检修过程中不能省掉的一步。












