发布于：2026-08-16 09:30:00
垂直丝杆模组
通电时电机托住，停稳后抱闸保持，检修时机械支撑兜底
把垂直丝杆模组想成一台小型升降机：滑台和工件始终受到向下的重力。伺服电机有转矩时可以托住负载；电机不再出力而抱闸又没有接住时，负载就可能反过来带动丝杆旋转并向下移动。
01 / 先看机械路径
电机不出力时，负载可能把丝杆反过来转
滚珠丝杆依靠滚珠滚动传力，摩擦小、效率高，也可能被负载反向驱动。垂直轴失去电机转矩后，是否马上移动以及移动多快，会受摩擦、配重、制动器和结构状态影响；但设计时不能把它当成会自锁的机构。
滑台、工装和工件形成持续向下的重力。
负载带着滑台和丝杆螺母沿垂直方向下移。
螺母的直线运动通过滚珠反向推动丝杆旋转。
若电机没有托举转矩、抱闸也未建立保持，轴就可能下滑。
一句话判断：小导程可能降低反向驱动趋势，但不能作为安全自锁依据。THK 的滚珠丝杆注意事项也要求倾斜或垂直使用时设置防坠安全机构。
02 / 三层分工
先分清：谁负责运动，谁负责停住，谁负责检修安全
负责运动、定位、重力补偿和受控减速。电机有转矩时，垂直负载主要由它托住。
通常在轴已经停稳后夹住电机轴，用于静态保持。它一般不是每个循环都参与减速的工作制动器。
当人员可能进入危险区，或要覆盖抱闸及传动链失效时，使用经过验证的夹紧、防坠或机械支撑。
再生电阻不负责“托住”：下降或减速时，电机会把势能和动能反馈到驱动器。直流母线或制动电阻负责处理这部分能量，但不能替代停稳后的抱闸或机械防坠。
03 / 正常启停
启动先建立托举转矩，停止先停稳再抱闸
正常启动
- 使能伺服电机先建立位置控制和托举负载所需的转矩。
- 确认驱动就绪确认无报警、编码器和转矩输出正常。
- 释放抱闸用驱动器规定的制动互锁信号松闸，并等待释放完成。
- 开始运动确认抱闸已经释放后，才执行位置或速度指令。
正常停止
- 受控减速先由伺服按设定曲线把轴减速到接近零速。
- 发出抱闸指令轴停稳后让保持制动器开始闭合。
- 继续保持转矩在抱闸机械闭合期间，电机仍要托住负载。
- 最后撤销转矩保持已经建立后，再 Servo OFF 或进入相应安全状态。
不要照搬固定延时：抱闸的释放与闭合时间受具体电机、制动器、电压、温度和磨损影响，应按所用伺服手册设置并在实机验证。优先使用驱动器的制动互锁，而不是用普通 PLC 输出随意拼时序。
04 / 断电与急停
正常停机、可控急停和突然断电不是同一种情况
| 场景 | 轴上会发生什么 | 设计时重点确认 |
|---|---|---|
| 正常停机 | 驱动器仍可控制电机，能够先减速、再抱闸。 | 零速判断、抱闸动作时间和转矩重叠是否正确。 |
| 可控急停 | 若系统仍具备控制能力，可先受控减速，再闭闸并撤销转矩。 | 实际减速时间、抱闸时序和整机安全架构是否匹配。 |
| 突然断电或严重故障 | 驱动器可能来不及减速，弹簧抱闸可能在轴仍移动时闭合。 | 偶发紧急制动能力、动态能量、磨损和允许下滑距离。 |
| 人员进入或检修 | 不能假设电机、抱闸、联轴器和丝杆永远不会失效。 | 把负载降到安全位置，或用经过验证的机械支撑、夹紧或防坠装置。 |
STO 只做一件事：让电机不能继续产生转矩。它不等于把轴刹停，也不等于托住垂直负载。需要时可由 SS1 先受控减速，再进入 STO；SBC/SBT 等安全制动控制与测试，则由整机风险评估和具体安全系统确定。
05 / 一个直观算例
50 kg 负载配 10 mm 导程，重力已经会在丝杆端形成明显转矩
假设滑台、工装和工件的垂直移动总质量为 50 kg，丝杆导程为 10 mm，电机与丝杆直接连接。先只看理想状态下的重力：
0.78 N·m 不是抱闸选型结果：实际还要加入加速度、工艺力、平衡装置、传动效率、最差温度与电压、磨损、抱闸动作时间和厂商规定的选型余量。这个算例只帮助理解：看似不大的垂直负载，也会持续把丝杆和电机轴向反方向推。
给模组、电机和安全方案选型时，至少提供这五组数据
- 全部移动质量滑台、工装、工件、线缆以及最大/最小装载状态。
- 运动曲线行程、速度、加速度、节拍、停留时间和安装方向。
- 抱闸条件电机是否带抱闸、保持转矩、闭合/释放时间、最差电压温度和允许工作制。
- 故障边界突然断电时允许下滑多少、是否允许抱闸偶发动态制动、如何检测磨损。
- 人员风险是否有人可能进入负载下方，检修时采用何种独立机械支撑或防坠措施。
抱闸仍要核对容量、动作时间、磨损和控制时序，也无法覆盖所有传动链断裂。
STO 撤销电机转矩；垂直轴可能因此失去原有托举力。
不能把摩擦当作安全功能，应按可反向驱动设计。
配重只降低不平衡力，还会增加惯量，并有自己的失效模式。
06 / 快速问答
垂直丝杆模组常见问题
抱闸可以每个循环都用来停车吗？
通常不应这样使用。多数伺服电机抱闸是保持制动器，正常减速由电机完成；少量紧急动态制动是否允许，要看具体电机手册的能量和次数限制。
突然断电时，抱闸会立刻无缝接住吗？
抱闸有机械闭合时间，期间轴可能发生少量移动。必须结合负载、速度、抱闸能力和整机措施验证允许下滑距离。
检修时能否只依靠 STO 和电机抱闸？
不能把它们自动视为检修支撑。悬挂负载应降到安全位置或使用经过验证的机械支撑，并执行整机规定的断电防再启动程序。