FANUC交流伺服驱动系统故障维修举例

1．小范围移动正常、大范围移动出现剧烈振动的故障维修

故障现象：某采用FANUC 0T数控系统的数控车床，开机后，只要Z轴一移动，就出现剧烈振荡，CNC无报警，机床无法正常工作。  

分析与处理过程：经仔细观察、检查，发现该机床的Z轴在小范围(约2.5mm以内)移动时，工作正常，运动平稳无振动：但一旦超过以上范围，机床即发生激烈振动。

根据这一现象分析，系统的位置控制部分以及伺服驱动器本身应无故障，初步判定故障在位置检测器件，即脉冲编码器上。

考虑到机床为半闭环结构，维修时通过更换电动机进行了确认，判定故障原因是由于脉冲编码器的不良引起的。

为了深入了解引起故障的根本原因，维修时作了以下分析与试验：

1)在伺服驱动器主回路断电的情况下，手动转动电动机轴，检查系统显示，发现无论电动机正转、反转，系统显示器上都能够正确显示实际位置值，表明位置编码器的A、B、*A、*B信号输出正确。

2)由于本机床Z轴丝杠螺距为5mm，只要Z轴移动2mm左右即发生振动，因此，故障原因可能与电动机转子的实际位置有关，即脉冲编码器的转子位置检测信号C1、C2、C4、C8信号存在不良。

根据以上分析，考虑到Z轴可以正常移动2.5mm左右，相当于电动机实际转动180º，因此，进一步判定故障的部位是转子位置检测信号中的C8存在不良。

按照上例同样的方法，取下脉冲编码器后，根据编码器的连接要求(见表6-1)，在引脚N/T、J/K上加入DC5V后，旋转编码器轴，利用万用表测量C1、C2、C4、C8，发现C8的状态无变化，确认了编码器的转子位置检测信号C8存在故障。

进一步检查发现，编码器内部的C8输出驱动集成电路已经损坏；更换集成电路后，重新安装编码器，并按上例同样的方法调整转子角度后，机床恢复正常。

2．开机后发生周期性振动的报警维修

故障现象：一台配套FANUC llM的加工中心，开机时，CRT显示SV008号报警，Z轴发生周期性振动。  

分析与处理过程：FANUC llM系统出现SV008报警的含义是“坐标轴停止时的误差过大”，引起本报警的可能原因有：

1)系统位置控制参数设定错误。

2)伺服系统机械故障。

3)电源电压异常。

4)电动机和测速发电机、编码器等部件连接不良。

根据上述可能的原因，再结合Z轴作周期性振动的现象综合分析，并通过脱开电动机与丝杠的连接试验，初步判定故障原因在伺服驱动系统的电气部分。

为了进一步判别故障原因，维修时更换了X、Z轴的伺服电动机，进行试验，结果发现故障不变，由此判定故障原因不在伺服电动机。

由于X、Y、Z伺服驱动器的控制板规格一致，在更改设定、短接端后，更换控制板试验，证明故障原因在驱动器的控制板上。

更换驱动器控制板后，故障排除，机床恢复正常。

3．运动过程中出现振动的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 11ME系统的加工中心，在长期使用后，X轴作正向运动时发生振动。

分析与处理过程：伺服进给系统产生振动、爬行的原因主要有以下几种：

1)机械部分安装、调整不良。

2)伺服电动机或速度、位置检测部件不良。

3)驱动器的设定和调整不当。

4)外部干扰、接地、屏蔽不良，等等。

为了分清故障部位，考虑到机床伺服系统为半闭环结构，脱开电动机与丝杠的连接后再次开机试验，发现故障仍然存在，因此初步判定故障原因在伺服驱动系统的电气部分。

为了进一步判别故障原因，维修时更换了X、Y轴的伺服电动机，进行试验，结果发现故障转移到了Y轴，由此判定故障原因是由于X轴电动机不良引起的。

利用示波器测量伺服电动机内装式编码器的信号，最终发现故障是由于编码器不良而引起的；更换编码器后，机床恢复正常工作。

4．开机后电动机产生尖叫的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 15MA数控系统的龙门加工中心，在起动完成、进入可操作状态后，X轴只要一运动即出现高频振荡，电动机产生尖叫，系统无任何报警。

分析与处理过程：在故障出现后，观察X轴拖板，发现实际拖板振动位移很小；但触摸电动机输出轴，可感觉到转子在以很小的幅度、极高的频率振动：且振动的噪声就来自X轴伺服电动机。

考虑到振动无论是在运动中还是静止时均发生，与运动速度无关，故基本上可以排除测速发电机、位置反馈编码器等硬件损坏的可能性。

分析可能的原因是CNC中与伺服驱动有关的参数设定、调整不当引起的：且由于机床振动频率很高，因此时间常数较小的电流环引起振动的可能性较大。

由于FANUC 15MA数控系统采用的是数字伺服，伺服参数的调整可以直接通过系统进行，维修时调出伺服调整参数页面，并与机床随机资料中提供的参数表对照，发现参数PRMl852、PRMl825与提供值不符，设定值见下：

参数号    正常值    实际设定值

1852      1000       3414

1825      2000       2770

将上述参数重新修改后，振动现象消失，机床恢复正常运行。

5．驱动器无准备好信号的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 0M系统的加工中心，机床起动后，在自动方式运行下，CRT显示401号报警。分析与处理过程：FANUC OM出现401号报警的含义是“轴伺服驱动器的VRDY信号断开，即驱动器未准备好”。

根据故障的含义以及机床上伺服进给系统的实际配置情况，维修时按下列顺序进行了检查与确认：

1)检查L/M/N轴的伺服驱动器，发现驱动器的状态指示灯PRDY、VRDY均不亮。

2)检查伺服驱动器电源ACl00V、ACl8V均正常。

3)测量驱动器控制板上的辅助控制电压，发现±24V，±15V异常。

根据以上检查，可以初步确定故障与驱动器的控制电源有关。

仔细检查输入电源，发现X轴伺服驱动器上的输入电源熔断器电阻大于2MΩ，远远超出规定值。经更换熔断器后，再次测量直流辅助电压，±24V，±15V恢复正常，状态指示灯PRDY、VRDY均恢复正常，重新运行机床，401号报警消失。

6．伺服驱动器出现TG报警的故障维修

故障现象：某配套FANUC PM0系统的数控车床，在加工过程中，不定期地经常出现ALM401号报警。

分析与处理过程：FANUC PM0系统ALM401报警的含义是“伺服驱动器的‘准备好’(DRDY)信号断开”，通过对驱动器的检查，可以得知其原因是伺服驱动器的TG报警。由于本故障为不定期发生，可以认为电缆的连接不可靠是引起故障的原因之一。

重新连接驱动器的连接电缆及屏蔽线、接地线，故障不再出现。

7．伺服驱动器出现HC报警的维修

故障现象：一台配套FANUC l5MA数控系统的龙门加工中心，开机时Y轴伺服一接通，系统就出现过电流报警(报警SV003)。

分析与处理过程：FANUC l5MA系统SV003报警的内容为“YAXIS EXCESS CURRENT IN SERVO”。检查X、Y、Z伺服驱动器的状态指示，发现Y轴伺服驱动器的过电流报警灯HC(红色)亮，指示Y伺服驱动器的直流母线存在过电流。

从本章前述可知，FANUC交流伺服直流母线是通过三相整流桥DS将R、S、T三相交流电整流成直流后，经电容C滤波作为逆变回路的逆变电源。因此，故障可能的原因有：

1)控制板的直流母线电流检测环节(如：采样电阻R1)、反馈环节不良。

2)逆回路的大功率晶体管损坏。