第9章_伺服系统故障诊断dkt.pptx

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1、第第9章章 伺服系统故障诊断伺服系统故障诊断第一节第一节 主轴驱动系统主轴驱动系统 主轴驱动系统、故障形式、故障诊断主轴驱动系统、故障形式、故障诊断第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统 进给驱动系统、伺服系统结构形式、故障诊断进给驱动系统、伺服系统结构形式、故障诊断第三节第三节 位置检测装置位置检测装置 检测装置的维护、位置检测的故障诊断检测装置的维护、位置检测的故障诊断第四章第四章 伺服系统故障诊断伺服系统故障诊断伺服：伺服：工作台（电机）的运动速度和距离完全按工作台（电机）的运动速度和距离完全按CNC的指令的指令 行动，准确无误行动，准确无误控制办法：控制办法：三环结构三环结构位置环（外

2、环）：位置环（外环）：输入信号为输入信号为CNC的指令和位置检测器反馈的位置的指令和位置检测器反馈的位置 信号信号速度环（中环）：速度环（中环）：输入信号为位置环的输出和测速发电机经反馈网输入信号为位置环的输出和测速发电机经反馈网 络处理信号络处理信号电流环（内环）：电流环（内环）：输入信号为速度环的输出信号和经电流互感器得到输入信号为速度环的输出信号和经电流互感器得到 的电流信号的电流信号第四章第四章 伺服系统故障诊断伺服系统故障诊断 在三环系统中，位置环的输出是速度环的输入；速度环的输出是电在三环系统中，位置环的输出是速度环的输入；速度环的输出是电流环的输入；电流环的输出直接控制功率变换单

3、元，这三个环的反馈信流环的输入；电流环的输出直接控制功率变换单元，这三个环的反馈信号都是负反馈号都是负反馈第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断一般主轴要求：一般主轴要求：速度大范围连续可调、恒功率范围宽速度大范围连续可调、恒功率范围宽伺服主轴要求：伺服主轴要求：有进给控制和位置控制有进给控制和位置控制主轴变速形式：主轴变速形式：电动机带齿轮换档（降速、增大传动比、增大电动机带齿轮换档（降速、增大传动比、增大 主轴转矩）；电动机通过同步齿带或皮带驱动主轴转矩）；电动机通过同步齿带或皮带驱动 主轴（恒功率、机械传动简单）主轴（恒功率、机械传动简单）第一节第一节 主轴驱动系统故障诊

4、断主轴驱动系统故障诊断一、常用主轴驱动系统介绍一、常用主轴驱动系统介绍FANUC公司主轴驱动系统公司主轴驱动系统主要采用交流主轴驱动系统，有主要采用交流主轴驱动系统，有S、H、P三个系列（三个系列（1.537 1.522 3.737 kW）主要特点：主要特点：1）采用微处理控制技术）采用微处理控制技术 2）主回路采用晶体管）主回路采用晶体管PWM逆变器逆变器3）具有主轴定向控制、数字和模拟输入）具有主轴定向控制、数字和模拟输入第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断SIEMENS公司主轴驱动系统公司主轴驱动系统直流主轴电动机：直流主轴电动机：有有1GG5、1GF5、1GL5和和1

5、GH5四个系列及配套的四个系列及配套的 6RA24、6RA27系列驱动装置（晶闸管）系列驱动装置（晶闸管）交流主轴电动机：交流主轴电动机：有有1PH5和和1PH6两个系列（两个系列（3100kW）及配套的）及配套的 6SC650、6SC611A系列的主轴驱动模块系列的主轴驱动模块第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断二、二、主轴伺服系统的故障形式及诊断方法主轴伺服系统的故障形式及诊断方法主轴伺服系统发生故障时，有三种表现形式：主轴伺服系统发生故障时，有三种表现形式：1、在、在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息或操作面板上显示报警内容或报警信息2、在主轴驱动装置上用报警灯或

6、数码管显示故障、在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示故障3、无任何故障报警信息、无任何故障报警信息第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断主轴伺服系统常见故障有：主轴伺服系统常见故障有：1、外界干扰：、外界干扰：屏蔽和接地措施不良时，主轴转速或反屏蔽和接地措施不良时，主轴转速或反 馈信号受电磁干扰，使主轴驱动出现随馈信号受电磁干扰，使主轴驱动出现随 机和无规律的波动。判别方法，使主轴机和无规律的波动。判别方法，使主轴 转速指令为零再看主轴状态转速指令为零再看主轴状态2、过载：过载：切削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载切削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载 报警。具体表现为电

7、动机过热、主轴驱动装置报警。具体表现为电动机过热、主轴驱动装置 显示过电流报警等显示过电流报警等第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断3、主轴定位抖动主轴定位抖动 主轴准停用于刀具交换、精镗退刀及齿轮换档等场合，主轴准停用于刀具交换、精镗退刀及齿轮换档等场合，有三种实现形式：有三种实现形式：1）机械准停控制（）机械准停控制（V形槽和定位液压缸）形槽和定位液压缸）2）磁性传感器的电气准停控制）磁性传感器的电气准停控制（图）（图）3）编码器型的准停控制（准停角度可任意）编码器型的准停控制（准停角度可任意）上述准停均要经减速的过程，如果减速或增益等参数设上述准停均要经减速的过程，如果

8、减速或增益等参数设置不当；限位开关失灵；磁性传感器间隙变化或失灵都会置不当；限位开关失灵；磁性传感器间隙变化或失灵都会引起定位抖动引起定位抖动第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断磁性传感器主轴准停装置磁性传感器主轴准停装置1.磁性传感器磁性传感器2.发磁体发磁体3.主轴主轴4.支架支架5.主轴箱主轴箱第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断4、主轴转速与进给不匹配主轴转速与进给不匹配:当进行螺纹切削或用每转进当进行螺纹切削或用每转进 给指令切削时，会出现停止进给、主轴仍然运给指令切削时，会出现停止进给、主轴仍然运 转的故障。主轴有一个每转一个脉冲的反馈信转的故障

9、。主轴有一个每转一个脉冲的反馈信 号，一般为主轴编码器有问题。可查号，一般为主轴编码器有问题。可查CRT报报 警、警、I/O编码器状态或用每分钟进给指令代替编码器状态或用每分钟进给指令代替5、转速偏离指令值：、转速偏离指令值：主轴实际转速超过所规定的范围时主轴实际转速超过所规定的范围时 要考虑，电机过载、要考虑，电机过载、CNC输出转速的模拟量没输出转速的模拟量没 有达到与转速指令对应值、测速装置有故障、有达到与转速指令对应值、测速装置有故障、主轴驱动装置故障主轴驱动装置故障第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断6、主轴异常噪声及振动主轴异常噪声及振动：电气驱动故障（如果是在电

10、气驱动故障（如果是在 减速过程中发生或振动周期与转速无关）；减速过程中发生或振动周期与转速无关）；主轴机械故障（如果发生在恒转速自由停车主轴机械故障（如果发生在恒转速自由停车 时或振动周期与转速有关）时或振动周期与转速有关）7、主轴电动机不转主轴电动机不转：CNC是否有速度信号输出；使是否有速度信号输出；使 能信号是否接通、能信号是否接通、CTR观察观察I/O状态、分析状态、分析 PLC梯形图以确定主轴的启动条件（润滑、梯形图以确定主轴的启动条件（润滑、冷却）；主轴驱动故障；主轴电机故障冷却）；主轴驱动故障；主轴电机故障第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断三、主轴直流驱动的故

11、障诊断三、主轴直流驱动的故障诊断1.控制电路控制电路 控制回路采用电流反馈和速度反馈的双闭环调速系统，内控制回路采用电流反馈和速度反馈的双闭环调速系统，内环是电流环，外环是速度环。环是电流环，外环是速度环。调速特点是速度环的输出是电流环的输入，可以根据速度调速特点是速度环的输出是电流环的输入，可以根据速度指令电压和转速反馈电压的差值及时控制电动机的转矩。在指令电压和转速反馈电压的差值及时控制电动机的转矩。在速度差值大时，转矩大，速度变化快，转速尽快达到给定值，速度差值大时，转矩大，速度变化快，转速尽快达到给定值，当转速接近给定值时，转矩自动减小，避免超调当转速接近给定值时，转矩自动减小，避免超

12、调第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断2.主电路主电路 数控机床直流主轴电动机由于功率较大，切要求正、反转数控机床直流主轴电动机由于功率较大，切要求正、反转及停止迅速，驱动装置采用三相桥式反并联逻辑无环流可逆及停止迅速，驱动装置采用三相桥式反并联逻辑无环流可逆变调速系统，在制动时，除了缩短制动时间，还能将主轴旋变调速系统，在制动时，除了缩短制动时间，还能将主轴旋转的机械能转变成电能送回电网。还利用逻辑电路，使一组转的机械能转变成电能送回电网。还利用逻辑电路，使一组晶闸管工作时，另一组的触发脉冲被封锁，切断两组之间流晶闸管工

13、作时，另一组的触发脉冲被封锁，切断两组之间流通的电流通的电流第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断例：某加工中心采用直流主轴电动机、逻辑无环可逆调速例：某加工中心采用直流主轴电动机、逻辑无环可逆调速系统。当用系统。当用M03指起动时有指起动时有“咔、咔咔、咔”的冲击声，电动机的冲击声，电动机换向片上有轻微的火花，起动后无明显的异常现象；用换向片上有轻微的火花，起动后无明显的异常现象；用M05指令使主轴停止时，换向片上出现强烈的火花，同时指令使主轴停止时，换向片上出现强烈的火花，同时伴伴“叭、叭叭、叭”的放电声，随即交流回路的

14、保险丝熔断。火的放电声，随即交流回路的保险丝熔断。火花的强烈程度和电动机转速成正比。但若用急停方式停止花的强烈程度和电动机转速成正比。但若用急停方式停止主轴，换向片上没有任何火花。主轴，换向片上没有任何火花。分析诊断：分析诊断：急停（电阻能耗制动）；正常停机（回馈制急停（电阻能耗制动）；正常停机（回馈制动）。在任何时候不允许正、反两组同时工作，有火花说动）。在任何时候不允许正、反两组同时工作，有火花说明逆变电路有故障。明逆变电路有故障。第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断例：某加工中心主轴在运转时抖动，主轴箱噪声增大，影例：某加工中心主轴在运转时抖动，主轴箱噪声增大，影响加工

15、质量。经检查主轴箱和直流主轴电动机正常，把检响加工质量。经检查主轴箱和直流主轴电动机正常，把检查转到主轴电机的控制系统。测得的速度指令信号正常，查转到主轴电机的控制系统。测得的速度指令信号正常，而速度反馈信号出现不应有的脉冲信号，问题出在速度检而速度反馈信号出现不应有的脉冲信号，问题出在速度检测元件上，经检查，测速发电机碳刷完好，但换向器因碳测元件上，经检查，测速发电机碳刷完好，但换向器因碳粉堵塞，而造成一绕组断路，使测得的反馈信号出现规律粉堵塞，而造成一绕组断路，使测得的反馈信号出现规律性的脉冲，导致速度调节系统调节不平稳，使驱动系统输性的脉冲，导致速度调节系统调节不平稳，使驱动系统输出的电

16、流忽大忽小，从而造成电动机轴的抖动。用酒精清出的电流忽大忽小，从而造成电动机轴的抖动。用酒精清洗换向器，彻底消除碳粉，即可排除故障洗换向器，彻底消除碳粉，即可排除故障第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断四、主轴交流驱动的故障诊断四、主轴交流驱动的故障诊断（一）（一）6SC650系列主轴交流驱动系统系列主轴交流驱动系统1.1.驱动装置的组成（原理图）驱动装置的组成（原理图）第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断驱动装置的组成驱动装置的组成（主轴驱动系统）（主轴驱动系统）第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断2.2.故障诊断故障诊断故障代码故障代码

17、 当交流主轴当交流主轴驱动变频器在运行中发驱动变频器在运行中发生故障，变频器面板上生故障，变频器面板上的数码管会以代码的形的数码管会以代码的形式提示故障的类型。式提示故障的类型。变频器的操作和显示面板变频器的操作和显示面板第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断辅助诊断辅助诊断 除故障代除故障代码外，在控制和码外，在控制和I/O模模块还有测试插座，作块还有测试插座，作为辅助诊断的手段通为辅助诊断的手段通过测试，可进一步判过测试，可进一步判断变频器是否缺相以断变频器是否缺相以及过电流等故障及过电流等故障 I/O 模块上的测试插座模块上的测试插座1 接线端子接线端子2 I/O模块模块

18、3 电流测试插孔电流测试插孔测电机相电流测电机相电流测直流回路电流测直流回路电流测电机总电流测电机总电流第一节第一节 主轴驱动系统故障诊断主轴驱动系统故障诊断6SC650 6SC650 系列变频器部分代码表系列变频器部分代码表第一节第一节 主轴驱主轴驱动系统故障诊断动系统故障诊断（二）主轴通用变频器（二）主轴通用变频器通用变频器主要和通用变频器主要和通用三相变频笼式通用三相变频笼式异步电机配合使用异步电机配合使用通用变频器接口定义通用变频器接口定义第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统任任 务务 完成完成CNCCNC对各坐标轴的位置控制对各坐标轴的位置控制组组 成成 进给驱动、位置检测及机械传

19、动装置进给驱动、位置检测及机械传动装置工作过程工作过程 程序指令经插补运算得位置指令同时将检测到的实际位置程序指令经插补运算得位置指令同时将检测到的实际位置 信号反馈数控系统构成半或闭环控制系统，是外环为位置环信号反馈数控系统构成半或闭环控制系统，是外环为位置环 内环为速度环的控制系统内环为速度环的控制系统位置检测位置检测 光栅、光电编码器、感应同步器、旋转变压器和磁栅等光栅、光电编码器、感应同步器、旋转变压器和磁栅等速度监测速度监测 测速发电机和光电编码器等测速发电机和光电编码器等第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统一、常见进给驱动系统一、常见进给驱动系统1.直流进给驱动系统直流进给驱动系

20、统FANUC公司直流进给驱动系统公司直流进给驱动系统 小惯量小惯量L L、中惯量、中惯量M M系列直流伺服电动机采用系列直流伺服电动机采用PWMPWM速度控制单元速度控制单元 大惯量大惯量H H系列直流伺服电动机，采用晶闸管速度控制单元系列直流伺服电动机，采用晶闸管速度控制单元 均有过速、过流、过载等多种保护功能均有过速、过流、过载等多种保护功能第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统SIEMENS公司直流进给驱动系统公司直流进给驱动系统 1HU1HU系列多种规格的永磁式直流伺服电动机，与电机系列多种规格的永磁式直流伺服电动机，与电机配套的速度控制单元有配套的速度控制单元有6RA206RA20（

21、晶体管（晶体管PWMPWM控制）和控制）和6RA266RA26（晶闸管控制）两个系列。也均有过速、过流、（晶闸管控制）两个系列。也均有过速、过流、过载等多种保护功能过载等多种保护功能第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统2.2.交流进给驱动系统交流进给驱动系统FANUC公司交流进给驱动系统公司交流进给驱动系统驱动装置：晶体管驱动装置：晶体管PWMPWM控制的控制的 系列交流驱动单元系列交流驱动单元电电 动动 机：机：S S、L L、SPSP和和T T系列永磁式三相交流同步电动机系列永磁式三相交流同步电动机第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统SIEMENS公司交流进给驱动系统公司交流进给驱动系

22、统驱动装置：晶体管驱动装置：晶体管PWMPWM控制的控制的6SC6106SC610和和6SC611A6SC611A系列交流系列交流 进给驱动模块，还有用于数字伺服驱动的进给驱动模块，还有用于数字伺服驱动的 611D 611D系列系列电电 动动 机：机：1FT51FT5和和1FT61FT6系列永磁式三相交流同步电动机系列永磁式三相交流同步电动机3.步进驱动系统步进驱动系统802S802S数控系统配数控系统配STEPDRIVESTEPDRIVE步进驱动装置及步进驱动装置及IMP5IMP5五五相步进电动机相步进电动机第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统二、伺服系统结构形式二、伺服系统结构形式伺服系

23、统不同的结构形式，主要体现在检测信号的反伺服系统不同的结构形式，主要体现在检测信号的反馈形式上，以带编码器的伺服电动机为例：馈形式上，以带编码器的伺服电动机为例：方式方式11转速反馈与位置反馈信号处理分离转速反馈与位置反馈信号处理分离方式方式22编码器同时作为转速和位置检测，处理均在编码器同时作为转速和位置检测，处理均在数控系统中完成数控系统中完成方式方式33编码器方式同上，处理方式不同编码器方式同上，处理方式不同方式方式44数字式伺服系统数字式伺服系统第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统方式一a 框图b西门子进给伺服系统方式一方式一从图中可以看出：速度反馈信号和位置反馈信号是分离处理的。图

24、a中为测速装置，编码器测量位置信号。图b中311为速度反馈插座，而X111、X121、X131为三根轴的位置反馈信号输入口；X141为三根轴的伺服驱动口。速度反馈信号和位置反馈信号速度反馈信号和位置反馈信号分开处理分开处理第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统方式二方式二a 方式二框图 b FANUC伺服进给系统编码器同时作为速度和位编码器同时作为速度和位置检测，由置检测，由CNC完成处理完成处理第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统方式三方式三编码器将检测信号反馈至编码器将检测信号反馈至CN2口，一方面用于速度口，一方面用于速度控制，另一方面再通过控制，另一方面再通过CN1A口输入至口输入至

25、CNC中的中的位置检测口。位置检测口。第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统方式四方式四数字伺服系统数字伺服系统编码器将检测信号直接反馈到驱动单元上的CN2口，在驱动单元中完成位置控制和速度控制。三菱数字伺服系统三菱数字伺服系统第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法故障出现后的表现方式：故障出现后的表现方式：CRTCRT报警报警、驱动单元提示信息驱动单元提示信息、无无1.1.常见故障常见故障超程超程进给运动超过软限位或硬限位，进给运动超过软限位或硬限位，CRTCRT过载过载进给运动的负载过大、频繁正反转以及传动链润滑不良进

26、给运动的负载过大、频繁正反转以及传动链润滑不良 等引起，等引起，CRTCRT及伺服驱动单元都会有报警信息及伺服驱动单元都会有报警信息窜动窜动测速信号或速度控制信号不稳定、接线接触不良等引起测速信号或速度控制信号不稳定、接线接触不良等引起第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统爬行爬行发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给 传动链的润滑不良、伺服系统增益过低及负载过大、传动链的润滑不良、伺服系统增益过低及负载过大、联轴器松动等引起联轴器松动等引起振动振动与进给速度有关，速度环增益太高或速度反馈有故与进给速度有关，速度环增益太高或速度反馈有故 障；与

27、速度无关，位置环增益太高或位置反馈有故障；与速度无关，位置环增益太高或位置反馈有故 障；在加速过程中产生，减速时间设定过小障；在加速过程中产生，减速时间设定过小伺服电动机不转伺服电动机不转数控系统速度信号是否输出；使能信号是数控系统速度信号是否输出；使能信号是 否接通；冷却润滑条件是否满足；电磁制否接通；冷却润滑条件是否满足；电磁制 动是否释放；驱动单元故障；伺服电动机动是否释放；驱动单元故障；伺服电动机 故障故障第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统位置误差位置误差系统设置的允差过小；伺服增益设置不当；位置系统设置的允差过小；伺服增益设置不当；位置 检测装置有污染；进给传动链累积误差过大；主

28、检测装置有污染；进给传动链累积误差过大；主 轴箱垂直运动时平衡装置不稳轴箱垂直运动时平衡装置不稳漂移漂移当指令值为零时，坐标轴仍移动从而造成位置误差。当指令值为零时，坐标轴仍移动从而造成位置误差。通过漂移补偿和驱动单元上的零速调整来消除通过漂移补偿和驱动单元上的零速调整来消除回参考点故障回参考点故障有找不到和找不准参考点两种故障，前者主有找不到和找不准参考点两种故障，前者主 要是回参考点减速开关产生的信号或零标志要是回参考点减速开关产生的信号或零标志 脉冲信号失效所致，可用示波器检测信号；脉冲信号失效所致，可用示波器检测信号；后者是参考点开关挡快位置设置不当引起，后者是参考点开关挡快位置设置不

29、当引起，只要重新调整即可只要重新调整即可第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统2.2.故障定位故障定位模块交换法模块交换法 X X和和Y Y的驱动单元一样，的驱动单元一样，当一轴发生故障时，用另一当一轴发生故障时，用另一轴代替看故障的转移情况轴代替看故障的转移情况模块交换法模块交换法第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统为确定是否伺为确定是否伺服单元和伺服服单元和伺服电动机故障，电动机故障，可以脱开位置可以脱开位置环，检查速度环，检查速度环环 。有干电池。有干电池和变阻器组成和变阻器组成直流回路直流回路第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统四、进给驱动的故障诊断四、进给驱动的故障诊断驱动结构驱

30、动结构1 1、模块式、模块式模块式驱动单元模块式驱动单元第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统驱动结构驱动结构2 2、单元式、单元式单元式驱动单元单元式驱动单元第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统驱动方式驱动方式直流直流PWMPWM和晶闸管驱动方式、交流变频控制方式、步进和晶闸管驱动方式、交流变频控制方式、步进电电 机驱动方式机驱动方式1.1.直流进给驱动直流进给驱动（1）PWMPWM调速是利用脉宽调制器对大功率晶体管的开关时间进行控制。将调速是利用脉宽调制器对大功率晶体管的开关时间进行控制。将速速 度控制信号转换成一定频率的电压，加到直流伺服电机电枢的两端，通度控制信号转换成一定频率的电压

31、，加到直流伺服电机电枢的两端，通 过对方波宽度的控制改变电枢两端的平均电压，从而达到控制电枢电过对方波宽度的控制改变电枢两端的平均电压，从而达到控制电枢电 流，进而控制伺服电动机转速的目的。流，进而控制伺服电动机转速的目的。（2）晶闸管调速是利用速度调节器对晶闸管的导通角进行控制，通过改变晶闸管调速是利用速度调节器对晶闸管的导通角进行控制，通过改变 导通角的大小来改变电枢两端的电压，从而达到调速的目的。导通角的大小来改变电枢两端的电压，从而达到调速的目的。2、交流进给驱动交流进给驱动 因采用交流同步电动机，驱动装置实质上是一个电子换向的直流电动机驱因采用交流同步电动机，驱动装置实质上是一个电子

32、换向的直流电动机驱动装置动装置第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统FANUC系统进给驱动故障表示方式：系统进给驱动故障表示方式：1、CRT有报警显示的故障有报警显示的故障报警号报警号400457伺服系统错误报警伺服系统错误报警报警号报警号702704过热报警过热报警 故障原因：故障原因：1、机床切削条件差及机床摩擦力矩增大，引起主回路中的过载继电、机床切削条件差及机床摩擦力矩增大，引起主回路中的过载继电 器动作器动作2、切削时伺服电机电流太大或变压器本身故障，引起变压器热控开、切削时伺服电机电流太大或变压器本身故障，引起变压器热控开 关动作关动作3、伺服电机电枢内部短路或绝缘不良等，引起变压

33、器热控开关动作、伺服电机电枢内部短路或绝缘不良等，引起变压器热控开关动作第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统2.2.报警指示灯指示的报警（报警指示灯指示的报警（7 7个灯）个灯）故障原因：故障原因：BRK无熔丝断路器切断报警无熔丝断路器切断报警HVAL过电压报警过电压报警HCAL过电流报警（伴有过电流报警（伴有401号报警）号报警）OVC过载报警（过载报警（401或或702报警）报警）LVAL欠压报警欠压报警TGLS速度反馈信号断线报警速度反馈信号断线报警DCAL放电报警放电报警第二节第二节 进给伺服系统进给伺服系统3.3.无报警显示的故障无报警显示的故障故障原因：故障原因：机床失控机床失控

34、 速度反馈信号为正反馈信号速度反馈信号为正反馈信号机床振动机床振动 与位置有关的系统参数设定错误检测装与位置有关的系统参数设定错误检测装 置有故障（随进给速度）置有故障（随进给速度）定位精度低定位精度低 传动链误差大；伺服增益太低传动链误差大；伺服增益太低电动机运行噪声过大电动机运行噪声过大 换向器的表面粗糙度过低、油液灰尘等换向器的表面粗糙度过低、油液灰尘等 侵入电刷或换向器、电动机轴向窜动等侵入电刷或换向器、电动机轴向窜动等第三节第三节 位置检测装置位置检测装置n位置环是外环，其指令脉冲来自位置环是外环，其指令脉冲来自NC经插经插补运算（包含对伺服系统位置和速度的补运算（包含对伺服系统位置

35、和速度的要求）要求）n位置环是伺服系统中重要的一环，检测位置环是伺服系统中重要的一环，检测元件的精度直接影响机床的位置精度元件的精度直接影响机床的位置精度（闭环常用光栅，半闭环常用编码器）（闭环常用光栅，半闭环常用编码器）n故障形式是在故障形式是在CRT上显示报警号和信息上显示报警号和信息 轮廓误差、静态误差监视报警和测量装轮廓误差、静态误差监视报警和测量装置监控报警置监控报警第三节第三节 位置检测装置位置检测装置一、位置检测装置的维护一、位置检测装置的维护1.光栅光栅 n透射光栅与反射光栅透射光栅与反射光栅n光栅输出信号：二个相位和一个零标志光栅输出信号：二个相位和一个零标志n维护注意点维护

36、注意点 防污（冷却液轻微结晶、水雾、通入低防污（冷却液轻微结晶、水雾、通入低压压缩空气、无水酒精轻檫）压压缩空气、无水酒精轻檫）防振（不能敲击避免光学元件损坏）防振（不能敲击避免光学元件损坏）第三节第三节 位置检测装置位置检测装置一、位置检测装置的维护一、位置检测装置的维护2.光电脉冲编码器光电脉冲编码器n输出信号：二个相位和一个零标志输出信号：二个相位和一个零标志n维护注意点维护注意点 防振和防污（内部松动和信号丢失）防振和防污（内部松动和信号丢失）联结松动（影响位置精度、进给运动的联结松动（影响位置精度、进给运动的不稳定、伺服电机的换向而引起振动）不稳定、伺服电机的换向而引起振动）第三节第

37、三节 位置检测装置位置检测装置一、位置检测装置的维护一、位置检测装置的维护3.感应同步器感应同步器n组成：定尺和滑尺上面具有矩形绕组组成：定尺和滑尺上面具有矩形绕组n维护注意点维护注意点 在安装时必须保持定尺和滑尺的相对平在安装时必须保持定尺和滑尺的相对平行、不要损坏尺上耐切削液涂层和带绝行、不要损坏尺上耐切削液涂层和带绝缘层的铝箔、滑尺接线要分清缘层的铝箔、滑尺接线要分清SIN和和COS 绕组绕组第三节第三节 位置检测装置位置检测装置一、位置检测装置的维护一、位置检测装置的维护4.旋转变压器旋转变压器n输出电压与转子的角位移有固定的函数关输出电压与转子的角位移有固定的函数关 系系n维护注意点

38、维护注意点 定子和转子阻值不同不要接错、碳刷磨损定子和转子阻值不同不要接错、碳刷磨损要及时更换要及时更换1.电机轴电机轴2.测速发电机测速发电机6.小齿轮小齿轮7.旋转变压器旋转变压器8.安装板安装板10.大齿轮大齿轮11.防护罩防护罩第三节第三节 位置检测装置位置检测装置一、位置检测装置的维护一、位置检测装置的维护5.磁栅尺磁栅尺n组成：磁性标尺、磁头和检测电路组成：磁性标尺、磁头和检测电路n维护注意点维护注意点 不能不能 将磁性膜刮坏、不能用力和撞击磁将磁性膜刮坏、不能用力和撞击磁性标尺和磁头避免磁性减弱或磁场紊乱、性标尺和磁头避免磁性减弱或磁场紊乱、在接线时要分清磁头上激磁绕组和输出在接

39、线时要分清磁头上激磁绕组和输出绕组绕组第三节第三节 位置检测装置位置检测装置二、位置检测的故障诊断二、位置检测的故障诊断SIEMENS数控位控模块与检测装置的数控位控模块与检测装置的连接连接1.输出信号输出信号(有两种形式）有两种形式）电压或电流正弦信号电压或电流正弦信号/TTL电平信号电平信号 机床在运动过程中，从扫描单元输出三机床在运动过程中，从扫描单元输出三组信号，两组增量信号和一组基准信号组信号，两组增量信号和一组基准信号第三节第三节 位置检测装置位置检测装置二、位置检测的故障诊断二、位置检测的故障诊断2.EXE信号处理信号处理n通道放大器通道放大器n整形电路整形电路n报警电路报警电路

40、n细分电路细分电路第三节第三节 位置检测装置位置检测装置 二、位置检测的故障诊断二、位置检测的故障诊断 3.故障诊断故障诊断 当出现位置环开环报警时，将当出现位置环开环报警时，将J2连接器脱连接器脱开，在开，在CNC系统的一侧，把系统的一侧，把J2连接器上的连接器上的5V线同报警线线同报警线ALM连在一起，合上数控电源，连在一起，合上数控电源，根据报警是否再现，可迅速判断出故障的部根据报警是否再现，可迅速判断出故障的部位是在测量装置还是在位是在测量装置还是在CNC系统的接口板上。系统的接口板上。在测量装置的话，可再测在测量装置的话，可再测J1连接器上有无信连接器上有无信号输入，可将故障定位在光

41、栅或号输入，可将故障定位在光栅或EXE电路电路 例例 一卧式加工中心，采用一卧式加工中心，采用SINUMERIK8系统，带系统，带EXE光栅测量装置。运行中出现光栅测量装置。运行中出现114号报警，同时伴有号报警，同时伴有113号报警。号报警。分析：分析：114号电缆断线或与地短路；信号电缆断线或与地短路；信号丢失号丢失 检查：外观检查和测量；（信号漏读）检查：外观检查和测量；（信号漏读）检查信号源和传输系统（光源和光学系检查信号源和传输系统（光源和光学系统）统）实际：灯泡表面呈毛玻璃状、指示光栅实际：灯泡表面呈毛玻璃状、指示光栅表面也有一层雾状物表面也有一层雾状物修前调查故障报警显示故障报警

42、显示无无故障现象故障现象运行中，突然交流电机不起动运行中，突然交流电机不起动外观检查与环境：外观检查与环境：电源正常。电源正常。环境无干扰源环境无干扰源 、外观正常。、外观正常。观观察察检检查查法法：外外观观检检查查，电电机机与与线线缆缆表表观观正正常常无无异异味味。滑动面润滑正常、电缆外观良好。滑动面润滑正常、电缆外观良好。机床处于机床处于正常阶段。正常维修。正常阶段。正常维修。与交流电机动作有关的系统框图与交流电机动作有关的系统框图液压系统液压系统电磁阀电磁阀制动装置制动装置修前准备保护保护装置装置电源电源交流交流电机电机传动装置传动装置回回转转台台伺服伺服驱动驱动速速度度调调节节器器位位

43、置置控控制制器器PLC测速发电机测速发电机速度反馈装置速度反馈装置脉冲编码器脉冲编码器位置反馈装置位置反馈装置据理析象报报 警警 灯灯过热过热过载过载过流过流过压过压电电 机机 无无电流电流过热保护过热保护过载保护过载保护过流保护过流保护过过压压保保护护失控保护失控保护无无报报警指警指示示正常维修正常维修先不查先不查排他法确定步骤查驱动电缆断线外观检查法查过载保护装置查制动与传动阻尼 查速度环 查电机排他法排他法电机故障？外观检查无异常。故外观检查无异常。故先不查先不查故障发生后处于制动状态。因为正常维修故障发生后处于制动状态。因为正常维修的机床，的机床，先不查先不查过载保护装置？无无报警指示

44、，因为维修记录表明机床正常报警指示，因为维修记录表明机床正常维护状态，维护状态，先不查先不查。制动与传动阻尼？一般故障应该可硬件报警。无报警。外观检查无异常。先不查！驱动电缆？系统框图再分析速度环中剩余部分是值得速度环中剩余部分是值得怀疑的！怀疑的！故障点判定与测试确定速度环中故障部位采用采用信号强制输入法信号强制输入法 排除故障排除故障更换之，故障排除。更换之，故障排除。先查速度调节器是否先查速度调节器是否发出速度指令发出速度指令排他法排他法分析后，剩下五个单元及其连接电缆都可能是故障的发生分析后，剩下五个单元及其连接电缆都可能是故障的发生部位。采用部位。采用信号追踪法信号追踪法。断电。断电。先查电缆与接点完好。先查电缆与接点完好。断开速度调节器两端断开速度调节器两端标准标准24V24V模拟速度信号强制输入，测模拟速度信号强制输入，测试其输出是否正常？试其输出是否正常？测试结果测试结果无输出无输出判定判定故障点故障点为速度调节器为速度调节器诊断结果速度调节器的突发故障是速度调节器的突发故障是回转台电机突然不能起动回转台电机突然不能起动的的原因原因更换速度调节器排除故障