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伺服驱动系统故障维修30例

2006-9-15 16:25:26              

例1.开机出现剧烈振动的故障维修

故障现象:一台配套FANUC 6M的加工中心,在机床搬迁后,首次开机时,机床出现剧烈振动,CRT显示401、430报警。

分析与处理过程:FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义是“X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号(VRDY信号)为OFF状态,即:速度控制单元没有准备好”;ALM430报警的含义是“停止时Z轴的位置跟随误差超过”。

根据以上故障现象,考虑到机床搬迁前工作正常,可以认为机床的剧烈振动,是引起X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号(VRDY信号)为“OFF”状态,且Z轴的跟随误差超过的根本原因。

分析机床搬迁前后的最大变化是输入电源发生了改变,因此,电源相序接反的可能性较大。检查电源进线,确认了相序连接错误;更改后,机床恢复正常。

例2~例3.运动失控的故障维修

例2.故障现象:一台配套FANUC 6ME系统的加工中心,由于伺服电动机损伤,在更换了X轴伺服电动机后,机床一接通电源,X轴电动机即高速转动,CNC发生ALM410报警并停机。

分析与处理过程:机床一接通电源,X轴电动机即高速转动,CNC发生ALM410报警并停机的故障,在机床厂第一次开机调试时经常遇到,根据维修经验,故障原因通常是由于伺服电动机的电枢或测速反馈极性接反引起的。

考虑到本机床X轴电动机已经进行过维修,实际存在测速发电机极性接反的可能性,维修时将电动机与机械传动系统的连接脱开后(防止电动机冲击对传动系统带来的损伤),直接调换了测速发电机极性,通电后试验,机床恢复正常。

例3.故障现象:一台配套FANUC 6ME系统、FANUC直流伺服驱动、SIEMENS

1HU3076直流伺服电动机的进口加工中心,在机床大修后,机床一接通电源,X轴电动机即高速转动,CNC发生ALM410报警并停机。

分析与处理过程:故障分析处理过程同上,初步判定故障原因通常是由于伺服电动机的电枢或测速反馈极性接反引起的。

考虑到本机床大修时,将X轴电动机进行了重新安装,且SIEMENS lHU3076直流伺服电动机不带测速发电机,伺服电动机的实际转速反馈信号通过对编码器的F/V转换得到,因此故障最大可能的原因是电动机电枢线极性接反。

维修时在电动机与机械传动系统脱开后(防止电动机冲击对传动系统带来的损伤)直接调换了电动机电枢极性,通电后试验,机床恢复正常。

例4~例5.速度控制单元无报警指示的故障维修

例4.故障现象:一台配套FANUC 7M系统的加工中心,开机时,系统CRT显示ALM05、ALM07报警。

分析与处理过程:FANUC 7M系统ALM 05报警的含义是“系统处于‘急停’状态”;ALM07报警的含义是“伺服驱动系统未准备好”。

在FANUC 7M系统中,引起05、07号报警的常见原因有:数控系统的机床参数丢失或伺服驱动系统存在故障。

检查机床参数正常:但速度控制单元上的报警指示灯均未亮,表明伺服驱动系统未准备好,且故障原因在速度控制单元。

进一步检查发现,Z轴伺服驱动器上的30A(晶闸管主回路)和1.3A(控制回路)熔断器均已经熔断,说明Z轴驱动器主回路存在短路。

分析驱动器主回路存在短路的原因,通常都是由于晶闸管被击穿引起的。故利用万用表逐一检查主回路的晶闸管,发现其中的两只晶闸管已被击穿,造成了主回路的短路。更换晶闸管后,驱动器恢复正常。

例5.故障现象:一台配套FANUC 6ME的加工中心,在加工过程中,突然停机,CRT显示ALM401、410、411、420、421、430、431号报警。

分析与处理过程:FANUC 6ME系统CRT上显示以上各报警的含义是:

ALM401:X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号(VRDY信号)为“OFF'’状态,即:伺服驱动系统没有准备好。

ALM410、420、430:X轴、Y轴和Z轴停止时的位置偏差过大。

ALM411、421、431:X轴、Y轴和Z轴移动时位置偏差过大。

根据FANUC 6M系统的维修说明书,发生以上报警号的原因较多,且都与位置控制、伺服驱动器有关。实际分析,在一般情况下,系统同时发生X轴、Y轴和Z轴伺服驱动器损坏的可能性较小,故而故障应与速度控制单元的公共部分有关。

通过检查速度控制单元的主回路电源、辅助电源等公共部分,发现伺服变压器的进线电源熔断器的其中两相已熔断。

测量伺服变压器一次(侧)进线,确认变压器柜内部存在短路。打开伺服变压器柜检查发现,伺服变压器进线的电线绝缘破损,造成了电源短路。在重新连接后,确认伺服驱动器无短路,重新开机,故障排除,机床恢复正常。

例6~例7.速度控制单元TGLS报警的故障维修

例6.故障现象:一台配套FANUC 7M系统的加工中心,开机时,CRT显示ALM05、ALM07报警。

分析与处理过程:FANUC 7M系统发生05号报警的含义同例204。

检查机床伺服驱动系统,发现X轴速度控制单元上的TGLS报警灯亮,即:X轴存在测速发电机断线报警,分析故障可能的原因有:

1)测速发电机或脉冲编码器不良。

2)电动机电枢线断线或连接不良。

3)速度控制单元不良。

测量、检查X轴速度控制单元,发现外部条件正常;速度控制单元与伺服电动机、CNC的连接正确,表明故障与速度控制单元或电动机有关。

为了确定故障部位,维修时首先通过互换X、Y轴速度控制单元的控制板,发现故障现象不变,初步判定故障在伺服电动机或电动机内装的测量系统上。

由于故障都与伺服电动机有关,维修时再次进行了同规格电动机的互换确认,故障随着伺服电动机转移。

将X轴电动机拆下,通过加入直流电,单独旋转电动机,电动机转动平稳、调速正常,表明电动机本身无故障。用示波器测量测速发电机输出波形,发现波形异常。拆下测速发电动机检查,发现测速发电机电刷弹簧已经断裂,引起了接触不良。通过清扫测速发电机,并更换电刷后,机床恢复正常。

例7.故障现象:一台配套FANUC 6M的加工中心,机床起动后,手动进行第4轴回参考点操作,速度控制单元出现TGLS报警。

分析与处理过程:速度控制单元出现TGLS报警的含义是“速度测量系统断线”。根据故障的含义以及实际机床情况,维修时按下列顺序进行了检查与确认:

1)检查电动机内装式脉冲编码器,未发现不良。

2)检查电动机、驱动器各连接器,均已经牢固连接。

3)用万用表测量电动机各电缆的连接,未发现问题。

4)交换驱动器的控制板未见异常。

重新起动机床,报警消失,但回转工作台回零后,又重现报警。

为了分清故障部位,考虑到机床伺服系统为半闭环结构,试着脱开电动机与丝杠的联接后,再次开机试验,发现故障消失,因此判定故障原因在回转工作台的机械部分。

检查后发现回转工作台的齿牙盘位置已经发生了偏离,经重新调整机械位置后,报警消除,机床恢复正常。

例8~例9.速度控制单元HCAL报警的故障维修

例8.故障现象:一台配套FANUC 6ME的数控冲床,开机时CRT显示ALM401报警,且Y轴速度控制单元上HCAL报警灯亮。

分析与处理过程:FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义是“X、Y、Z等进给轴伺服驱动系统的速度控制单元的准备信号(VRDY信号)为OFF状态,即伺服驱动系统没有准备好”:速度控制单元状态指示灯HCAL亮的含义是“速度控制单元存在过电流报警”。

由于本机床使用的是PWM直流速度控制单元,根据报警分析,直流速度控制单元存在过电流报警是引起数控系统401报警的根本原因,因为当速度控制单元出现过电流时,必然使得速度控制单元的“准备好”信号(VRDY信号)断开。

速度控制单元出现过电流可能的原因有:

1)主回路逆变晶体管TMl~TM4模块不良。

2)伺服电动机电枢线短路、绕组短路或对地短路。

3)驱动器内部逆变晶体管输出短路或对地短路。

根据以上原因,通过测量电动机绕组,表明电动机正常;因此故障最大可能的原因是驱动器上的晶体管模块损坏。通过实际测量发现,驱动器主回路的逆变晶体管模块TMl、TM2(参见图5-12)损坏。在测量确认主回路无短路的前提下,通过更换同规格模块后,故障排除,机床恢复正常工作。

例9.故障现象:一台采用FANUC 6M系统,配套DCl0型PWM直流速度控制单元的立式加工中心,开机时出现ALM401报警。

分析与处理过程:FANUC 6M出现ALM 401报警的含义同前。检查速度控制单元,发现Y轴伺服驱动器上的HCAL报警灯亮,表明Y轴存在过电流,故障可能的原因同上。

为了确认故障部位,维修是先取下伺服电动机的电枢线,并设定了端子S23短路(取消由于电枢线未连而产生TGLS报警)。再次开机试验,发现HCAL报警消失,由此确认,故障与驱动器本身无关,其故障部位在电枢线或伺服电动机上。

拆下Y轴伺服电动机检查,发现该轴电动机由于安装位置不良,长期有冷却水溅入电枢线插头,引起了电枢线插头的绝缘不良,产生了短路;更换电动机插头,并对冷却水进行防护处理后,机床恢复正常。

例10.速度控制单元BRK报警的故障维修

故障现象:一台采用FANUC 6M系统,配套FANUC DCl0型PWM直流伺服驱动系统的数控铣床,在自动运行过程中突然停机,CNC出现ALM401、ALM43¨报警。

分析与处理过程:FANUC 6M出现ALM401报警的含义同上;ALM431是Z轴跟随误差报警。

检查伺服驱动系统,发现Z轴速度控制单元的BRK报警灯亮,表明主回路断路器跳闸,分析故障原因,可以初步确定为主回路存在短路或过电流。

重新合上主回路断路器NBFl/NBF2后,测量Z轴速度控制单元电源进线,发现U、W间存在短路,对照速度控制单元主回路原理图(见图5-12)逐一检查主回路各元器件,测量发现,该速度控制单元的主回路浪涌吸收器ZNR存在短路。更换同规格的浪涌吸收器后,在测量确认主回路已无短路的情况下,再次开机,机床故障排除。

例11.速度控制单元HVAL报警的故障维修

故障现象:某配套FANUC 6M系统,DC20/30型直流PWM驱动的卧式加工中心,在自动加工过程中,偶然出现ALM401、ALM421报警。

分析与处理过程:FANUC 6M出现ALM401报警的含义同上;ALM421是Y轴位置跟随超差报警。

由于故障偶尔出现,初步判定CNC与伺服驱动系统本身无损坏;据操作人员反映,在机床手动、回参考点工作时,均无报警,分析电缆连接不良的可能性亦较小。

为了确定故障原因,维修时对Y轴编制了空运行试验程序,经多次试验确认:故障多在快进起动与停止时出现,故障时,速度控制单元上HVAL报警指示灯亮,表明驱动系统存在过电压。

测量速度控制单元输入电源,发现输入电压正确;检查直流母线上的制动电阻、斩波管均未损坏,初步判定故障是由于机械负载过重引起的。

由于该机床Y轴采用了液压平衡系统,分析机械负载过重可能与平衡液压缸的压力调节有关,进一步检查液压系统,发现平衡压力调整过低;重新调正平衡系统压力后,故障现象消失,机床恢复正常。

例12~例13.速度控制单元OVC报警的故障维修

例12.故障现象:某配套FANUC 6M系统的进口立式加工中心,在自动加工过程中出现ALM402、ALM403、ALM441报警。

分析与处理过程:FANUC 6M出现以上报警的含义如下:

ALM401:附加轴(第4轴)速度控制单元过载报警。

ALM403:第4轴速度控制单元未准备好报警。

ALM441:第4轴位置跟随误差超过报警。

由于该机床的第4轴(A轴)为数控转台,根据报警的含义,检查A轴速度控制单元及伺服电动机,发现该轴伺服电动机表面温度明显过高,证明A轴事实上存在过载。

为了分清故障部位,在回转台上取下了伺服电动机,旋转A轴蜗杆,发现蜗杆已被完全夹紧。考虑到该轴有液压夹紧机构,在松开A轴液压夹紧机构后再试验,但蜗杆仍无法转动,由此确认故障是由于A轴机械负载过重引起的。

打开A轴转台检查,发现转台内部的夹紧装置及检测开关位置调节不当,使A轴在松开状态下,仍然无法转动;重新调整转台夹紧装置及检测开关后,再次试验,报警消失,机床恢复正常。

例13.故障现象:一台采用FANUC 6M系统的进口立式加工中心,自动加工过程中,CRT显示

ALM403、ALM441报警。

分析与处理过程:ALM403、ALM441报警的含义同前。根据报警内容,可以确定故障的主要原因是第4轴驱动器未准备好。检查报警时第4轴速度控制单元的状态,发现该轴伺服驱动器的指示灯“OVC”亮,表明速度控制单元存在过载。

经与上例同样的检查,发现转台可以正常松开,而且在取下工件后,程序空运行动作完全正常,证明转台本身无故障。

检查机床实际情况,发现该机床的A轴除在转台侧夹紧外,尾架上亦带有液压夹紧装置。A轴回转需要两者同时松开方可进行。调节尾架液压夹紧装置,在保证可靠松开后,故障排除,机床报警消失。

例14.速度控制单元LVAL报警的故障维修

故障现象:一台配套FANUC 6M系统的立式加工中心,在开机后,系统显示ALM401报警。

分析与处理过程:FANUC 6M系统出现ALM 401的原因同前述。经检查X轴速度控制单元的报警指示灯LVAL亮,表明速度控制单元存在电源电压过低报警。

根据LVAL报警可能的原因,首先检查驱动器的ACl8V输入,测量表明,输入电压正确。进一步检查辅助电源熔断器F8/F9正常,表明辅助电源回路无短路。

对照FANUC直流伺服单元原理图,开机后测量驱动器辅助电源控制电压,发现驱动器DCl5V为“0”,表为+15V辅助电源故障。逐级测量+15V辅助电源回路各元器件,最终发现驱动器的DCl5V集成稳压器件Q11(7815)损坏。

更换同规格集成电路后,测量+15V正常,LVAL亮灭,机床报警消失,故障排除。

例15~例16.测速发电机引起的位置跟随误差报警的故障维修

例15.故障现象:一台配套FANUC 7M系统的加工中心,机床起动后,CRT显示38号报警。

分析与处理过程:FANUC 7M出现38号报警的含义是Z轴停止时的位置跟随误差超过允许的范围。

对于直流伺服驱动系统,为了加快动态响应速度,当坐标轴处于停止状态,电动机应处于“零位抖动”状态。在正常情况下,这一状态的速度控制单元的测量端CH8对地电压应在±0.5V以下,若此值过大,就会导致工作台停止时的位置跟随误差超过参数设定的允许范围。

在本机床上,检查速度控制单元的增益调整RVl电位器在60%左右,相当于速度环增益为251/S,应属于正常的设定,调整RVl故障无法排除。

进一步利用示波器观察测量端CH2的测速发电机输入波形,并与其他轴的信号相比较,发现Z轴的测速发电机的输入信号脉动过大,初步判定故障是由测速发电机不良引起的。进一步检查发现,测速发电机的刷架机械位置发生了偏移、刷架已经断裂,造成反馈信号的脉动过大,引起停止时的位置跟随误差的超差。

更换测速发电机的刷架后,故障排除,机床恢复正常。

例16.故障现象:一台配套FANUC 7M系统的立式加工中心,开机时,系统出现ALM05、07和37号报警。

分析与处理过程:  FANUC 7M系统ALM05、ALM07的含义同前;ALM37是Y轴位置误差过大报警。

分析以上报警,ALM05报警是由于系统“急停”信号引起的,通过检查可以排除;ALM07报警是系统中的速度控制单元未准备好,可能的原因有:

1)电动机过载。

2)伺服变压器过热。

3)伺服变压器保护熔断器熔断。

4)输入单元的EMG(IN1)和EMG(IN2)之间的触点开路。

5)输入单元的交流100V熔断器熔断(F5)。

6)伺服驱动器与CNC间的信号电缆连接不良。

7)伺服驱动器的主接触器(MCC)断开。

ALM 37报警的含义是“位置跟随误差超差”。

综合分析以上故障,当速度控制单元出现报警时,一般均会出现ALM 37报警,因此故障维修应针对ALM07报警进行。

在确认速度控制单元与CNC、伺服电动机的连接无误后,考虑到机床中使用的X、Y、Z伺服驱动系统的结构和参数完全一致,为了迅速判断故障部位,加快维修进度,维修时首先将X、Z两个轴的CNC位置控制器输出连线XC(Z轴)和XF(Y)轴以及测速反馈线XE(Z轴)与XH(Y轴)进行了对调。这样,相当于用CNC的Y轴信号控制Z轴,用CNC的Z轴信号控制Y轴,以判断故障部位是在CNC侧还是在驱动侧。经过以上调换后开机,发现故障现象不变,说明本故障与CNC无关。

在此基础上,为了进一步判别故障部位,区分故障是由伺服电动机或驱动器引起的,维修时再次将Y、Z轴速度控制单元进行了整体对调。经试验,故障仍然不变,从而进一步排除了速度控制单元的原因,将故障范围缩小到Y轴直流伺服电动机上。

为此,拆开了直流伺服电动机,经检查发现,该电动机的内装测速发电机与伺服电动机间的联接齿轮存在松动,其余部分均正常。将其联接紧固后,故障排除。

例17.系统主板不良引起的跟随误差报警的故障维修

故障现象:一台配套FANUC 6ME的加工中心,在加工过程中,突然停机,CRT显示401、410、420报警。

分析与处理过程:FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义与可能的原因同上。报警410、420的含义是“X轴和Y轴停止时的位置偏差过大”,其可能的原因有:

1)位置偏差值设定错误。

2)输入电源电压太低。

3)伺服电动机不良。

4)电动机的动力线和反馈线连接故障。

5)速度控制单元故障以及系统主板的位置控制部分故障,等等。

考虑到本机床X、Y轴速度控制单元同时存在报警,因此,故障一般都与速度控制单元的公共部分有关。  

通过检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源、速度控制单元与CNC的连接等公共部分,未发现不良:初步判定可能是系统主板的位置控制部分不良引起的。考虑到现场有同类机床,为维修提供了便利。通过替换主板,确认了故障是由于系统主板不良引起的,直接更换主板后,排除故障,机床恢复正常。

例18.编码器不良引起的跟随误差报警的故障维修

故障现象:某配套FANUC 3MA系统的数控铣床,在运行过程中系统显示ALM31报警。

分析及处理过程:FANUC 3MA系统显示ALM 31报警的含义是“坐标轴的位置跟随误差大于规定值”。

通过系统的诊断参数DGN 800、801、802检查,发现机床停止时DGN 800(X轴的位置跟随误差)在-1与-2之间变化;DGN801  (Y轴的位置跟随误差)在±1与-1之间变化;但DGN802  (Z轴的位置跟随误差)值始终为“0”。由于伺服系统的停止是闭环动态调整过程,其位置跟随误差不可以始终为“0”,现象表明Z轴位置测量回路可能存在故障。

为进一步判定故障部位,采用交换法,将Z轴和X轴驱动器与反馈信号互换,即:利用系统的X轴输出控制Z轴伺服,此时,诊断参数DGN 800数值变为0,但DGN 802开始有了变化,这说明系统的Z轴输出以及位置测量输入接口无故障。故障最大的可能是Z轴伺服电动机的内装式编码器或编码器的连接电缆存在不良。

通过示波器检查Z轴的编码器,发现该编码器输出信号不良;更换新的编码器,机床即恢复正常。

例19~例20.机械传动系统引起的跟随误差报警的故障维修

例19.故障现象:一台采用FANUC 6M系统的卧式加工中心,在B轴旋转时(不论手动或回参考点),出现ALM403、ALM441报警。

分析与处理过程:FANUC 6M系统出现ALM403、441报警的含义同前。检查该机床的实际情况,发现机床配用的是齿牙盘回转工作台,工作台的回转应首先抬起转台后,才能进行。

检查机床的实际动作,当按下B轴方向键后,转台有“抬起”动作,但回转动作一开始即出现以上报警。

现场分析,估计报警的原因是由于工作台抬起不到位引起的。进一步检查,确认以上原因;重新调节转台抬起行程,确保抬起到位后,故障排除,机床恢复正常。

例20.故障现象:一台采用FANUC 6M系统的进口立式加工中心,在A轴回转时,出现ALM403、ALM441报警。

分析与处理过程:机床故障的分析过程同前例,但现场分析试验后发现本机床故障与上面几例的区别是,在本例中,当取下工件后,A轴运动立即恢复正常,报警消除。

为了分析比较,维修时测量了有工件与无工件时的电动机负载情况,测量发现,当装上工件尾架顶尖伸出后,A轴伺服电动机电流立即上升,直到超过额定电流。

根据以上现象,可以初步判定A轴过载的原因是尾架干涉引起的;重新调整尾架伸出行程与压力,并监视A轴电流,保证尾架伸出后电动机电流在额定的30%左右,故障消失,机床恢复正常。

例21.连接不良引起跟随误差报警的故障维修

故障现象:一台配套FANUC 6M系统的数控铣床(二手设备),开机后移动X轴,CNC显示ALM411、ALM401报警。

分析与处理过程:FANUC 6M系统ALM401报警的内容同前,ALM411报警的含义是“运动时X轴跟随误差超过”。

进一步分析、试验,发现系统全部参数设置正确,开机时驱动器无报警,且利用增量方式或手轮方式少量移动X轴(≤0.2mm),机床仍无报警,且显示变化,但电动机不转。通过诊断参数检查X轴跟随误差DGN800的值,发现在X轴运动时,其值不断增加,当超过±200时,即出现报警,这一点与系统的“停止时允差”监控参数一致。

由于机床开机时速度控制单元均无报警,且CNC跟随误差能变化,初步判定机床的CNC与速度控制单元均无故障。利用万用表测量驱动器的VCMD(速度给定电压)输入,发现此值始终为“0”,即:故障原因为CNC的速度给定电压未输入到驱动器。

在故障确定后,检查CNC至速度控制单元的连线,发现X轴速度给定输出线中间已断裂;重新连接后,故障排除,X轴即可正常工作。

例22.速度控制单元不良引起跟随误差报警的故障维修

故障现象:一台配套FANUC 6M系统的立式加工中心,在自动加工过程中突然出现ALM401、ALM431报警。

分析与处理过程:FANUC 6M系统ALM 401、ALM 431的含义同前述。故障的分析与测量过程同上例。

经测量速度控制单元的测量端CHl8上的VCMD输入有电压,但测量端CH8上的电流给定值始终为0V,判定故障应与速度调节器回路有关。

对照FANUC直流伺服单元原理图分析、检查速度调节器各组成元器件,经测量发现速度调节器的集成运算放大器Q1的反向输入端(Q1的2脚)输入有电压,但Q1的输出端(Q1的1脚)始终为0V,由此确认Q1损坏。更换同规格的集成运算放大器后,故障排除,机床恢复正常。

例23.系统参数错误引起跟随误差报警的故障维修

故障现象:一台配套FANUC 6ME的加工中心,在开机后CRT显示401、410、411、420、421、430、431号报警。

分析与处理过程:FANUC 6M系统CRT上显示以上报警的含义及分析过程同前。初步判定故障发生在速度控制单元的公共部分。

检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源等公共部分,未发现伺服驱动系统存在不良。考虑到在一般情况下,同时发生X轴、Y轴、Z轴伺服驱动器损坏的可能性较小,因此维修时检查了伺服系统的参数设定。经检查发现,该机床的部分参数存在不同程度上的错误。在故障原因不明的情况下,根据机床原出厂数据,首先对参数进行了恢复,重新开机后,故障清除,机床恢复正常工作。

为了保证加工精度,又对机床的间隙、螺距等参数进行了重新测量与补偿,机床的精度得到了恢复,机床工作完全正常。

本故障的真正原因不明,初步判断属于偶然性干扰引发的存储器数据混乱。

例24~例29.运动不平稳故障维修

例24.故障现象:一台配套FANUC 7M系统的加工中心,进给加工过程中,发现Y轴有振动现象。

分析与处理过程:加工过程中坐标轴出现振动、爬行现象与多种原因有关,故障可能是机械传动系统的原因,亦可能是伺服进给系统的调整与设定不当等等。

为了判定故障原因,将机床操作方式置于手动方式,用手摇脉冲发生器控制Y轴进给,发现Y轴仍有振动现象。在此方式下,通过较长时间的移动后,Y轴速度单元上OVC报警灯亮。证明Y轴伺服驱动器发生了过电流报警,根据以上现象,分析可能的原因如下:

1)电动机负载过重。

2)机械传动系统不良

3)位置环增益过高。

4)伺服电动机不良,等等。

维修时通过互换法,确认故障原因出在直流伺服电动机上。卸下Y轴电动机,经检查发现6个电刷中有2个的弹簧已经烧断,造成了电枢电流不平衡,使电动机输出转矩不平衡。另外,发现电动机的轴承亦有损坏,故而引起Y轴的振动与过电流。

更换电动机轴承与电刷后,机床恢复正常。

例25.故障现象:一台配套FANUC 6ME的加工中心,在长期使用后,只要工作台移动到行程的中间段,X轴即出现缓慢的正、反向摆动。

分析与处理过程:由于机床在其他位置时工作均正常,因此,系统参数、伺服驱动器和机械部分应无问题。

考虑到机床已经过长期使用,机床与伺服驱动系统之间的配合可能会发生部分改变,一旦匹配不良,可能引起伺服系统的局部振动。根据FANUC伺服驱动系统的调整与设定说明,维修时通过改变X轴伺服单元上的S6、S7、S11、S13等设定端的设定,消除了机床的振动。

例26.故障现象:一台配套FANUC 6ME的加工中心,在长期使用后,手动操作Z轴时有振动和异常响声,CRT显示431号报警。

分析与处理过程:FANUC 6M系统出现431号报警的含义是“移动过程中Z轴误差过大”。通过系统的位置跟随误差诊断参数DGN802检查Z轴的位置误差,发现此值超过了系统允许的范围。

为了分清故障部位,考虑到机床伺服系统为半闭环结构,通过脱开电动机与丝杠的联接再次开机试验,发现伺服驱动系统工作正常,故障清除,从而初步判定故障原因在机床机械部分。

利用手动转动机床Z轴,发现丝杠转动困难,丝杠的轴承发热。经仔细检查,发现Z轴导轨无润滑,造成Z轴摩擦阻力过大;重新修理Z轴润滑系统后,机床恢复正常。

例27.故障现象:一台配套FANUC 3M系统的数控铣床,在快速移动时,X轴与Y轴电动机有异常声,Z轴出现不规则的抖动,并且在主轴起动后,现象更为明显。

分析与处理过程:根据故障现象,初步判定该故障与驱动系统公共电源部件有关。但利用万用表检查各轴驱动器和CNC系统的工作电压,都满足要求。为了进一步对输入电源进行确认,维修时用示波器仔细检查了电源的输入波形,发现伺服驱动器直流整流的交流输入电压波形异常。再向前进行逐级检查,最终发现驱动器的输入匹配电阻存在问题,经测量其阻值已经变大;换上电阻后,机床恢复正常。

例28.故障现象:一台配套FANUC 6ME系统的加工中心,X轴在静止时机床工作正常,无报警;但在X轴运动过程中,出现振动,伴有噪声。

分析与处理过程:由于机床在X轴静止时机床工作正常,无报警,初步判定数控系统与驱动器无故障。考虑到X轴运动时定位正确,因此,进一步判定系统X位置环工作正常。

检查X轴的振动情况,经观察发现,振动的频率与运动速度有关,运动速度快振动频率较高,运动速度慢则振动频率低,初步认为故障与速度反馈环节有关。分析引起以上故障可能的原因有:

1)测速发电机不良。

2)测速发电机连接不良。

3)直流伺服电动机不良。

维修时首先检查X轴伺服电动机的测速发电机连接,未发现不良。检查X轴伺服电动机与内装式测速发电机,发现换向器表面积有较多的碳粉,用压缩空气进行清理后,故障未消除。

进一步利用数字万用表,测量测速发电机换向片之间的电阻值,经比较后发现,有一对极片间的电阻值比其他各对极片间的电阻值大了很多,说明测速发电机绕组内部存在断路现象。更换新的测速发电机后,机床恢复正常。

例29.故障现象:一台配套FANUC 6ME系统的加工中心,  X轴在运动时速度不稳;由运动到停止的过程中,在停止位置出现较大幅度的振荡,有时不能完成定位,必须关机后,才能重新工作。

分析与处理过程:仔细观察机床的振动情况,发现X轴振荡频率较低,且无异常声。从振荡现象上看,故障现象与闭环系统参数设定有关,如:系统增益设定过高、积分时间常数设定过大等。

检查系统的参数设定、伺服驱动器的增益、积分时间电位器调节等均在合适的范围,且与故障前的调整完全一致,因此可以初步判断X轴的振荡与参数的设定与调节无关。

为了进一步验证,维修时在记录了原调整值的前提下,将以上参数进行了重新调节与试验,发现故障依然存在,证明了判断的正确性。

在以上处理的基础上,将参数与调整值重新回到原设定后,对伺服电动机与测量系统进行了检查。首先清理了测速发电机和伺服电动机的换向器表面,并用数字表检查测速发电机绕组情况。检查发现,该伺服电动机的测速发电机转子与电动机轴之间的连接存在松动,粘接部分已经脱开;经重新连接后,开机试验,故障现象消失,机床恢复正常工作。

例30.CNC显示位置测量系统报警故障维修

故障现象:一台配套FANUC 6M的加工中心,机床起动后,在自动方式运行下,CRT显示416号报警。

分析与处理过程:FANUC 6M出现416号报警的含义是“X轴位置测量系统错误”。根据故障的含义以及FANUC 6M系统的实际配置,维修时按下列顺序进行了检查与确认:

1)检查脉冲编码器,未发现不良。

2)检查电动机、驱动器各连接器,均已经牢固连接。

3)用万用表测量电动机各电缆的连接,未发现问题。

4)交换驱动器的控制板未见异常。

5)重新起动机床,进行手动、回零操作,机床工作正常。

为了进一步判断故障原因,在机床自动方式下进行空运转试验,在1h后又出现416号报警。考虑到故障的不稳定性,在发生故障的位置停止机床,再次按上述顺序进行仔细复查,发现编码器反馈信号线中有一根线接触不良。换接备用线后,机床恢复正常工作。

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