01伺服电机与制动器
◆ 伺服电机的功能与问题
伺服电机，作为数控机床中的关键动力装置，通过滚珠丝杠螺母副将旋转运动转化为直线运动。然而，这种转化机制并不具备自锁功能，使得在机床不使用时或突然断电的情况下，垂直传动（如Z轴）可能因重力作用而下落，水平放置的高速大惯量传动也可能出现失控。为了解决这一问题，必须配备制动装置。
◆ 制动器的原理与应用
在众多制动方式中，采用带制动装置的伺服电动机是最直接且有效的方法。这种伺服电机内置制动器，其工作原理是：制动盘与转子通过花键连接，随转子同步转动并可轴向移动。当电机正常运行时，电磁制动器线圈通电，衔铁在电磁力的作用下克服弹簧力与铁芯吸合，从而松开制动盘，使电机处于无制动状态。而当需要制动时，电磁制动器线圈断电，电磁力消失，衔铁在弹簧的作用下迅速轴向移动并推动制动盘，使其紧压在衔铁与电动机端盖之间，利用制动盘产生的摩擦力矩将转子锁紧，实现制动效果。
注意：伺服电机内置的制动器主要用于在断电时防止垂直轴下落，其作用仅限于紧急停止或突然断电的情况，并不适用于正常的减速刹车过程。若在电机处于励磁状态时使用制动器进行减速刹车，可能导致电机过热。
此外，伺服电机内置的制动器本质上是一种直流电磁铁，在上电时处于释放状态。由于制动器类似于继电器，因此需要外部信号来控制抱闸动作。以下为抱闸信号的连接示意图。
◆ 制动力矩的规格
下图展示了βis系列电机内置的制动器规格，其中制动力矩的大小是选择制动器的主要依据。
◆ 惯量影响与选择
最后，值得一提的是，电机轴上所加负载的惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度有着显著的影响。惯量，即物体在转动时的惯性，它与物体的质量和直径紧密相关。在大多数情况下，若负载惯量小于电机转子惯量，这种影响并不明显。然而，当负载惯量达到或甚至超过转子惯量的5倍时，电机的灵敏度和响应时间会受到严重影响，甚至可能导致伺服放大器无法在正常范围内进行调节。因此，在选择和应用时，应谨慎选择负载以避免影响伺服系统的性能。