任务09进给伺服系统维护维修1伺服放大器及伺服电机的维护伺服.docx
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任务09进给伺服系统维护维修1伺服放大器及伺服电机的维护伺服
任务09进给伺服系统维护维修
1伺服放大器及伺服电机的维护
伺服放大器是精密的电子部件,对工作环境要求较高,必须按照FANUC公司的维护要求进行日常和定期维护,不能等到数控系统有故障报警时再去检查使用环境。
正规的企业维护中有正常的日检、周检和月检等。
应确保电气柜干燥,湿度小于90%,环境温度不能高于45℃,电气柜温度不能超过55℃,电气柜设计要注意密封,不能有过多的粉尘、油污。
伺服电机是伺服系统电气执行部件。
FANUC伺服电机采用交流永磁式同步电动机,它由定子部分、转子部分和内置编码器组成。
伺服电机分增量式位置/速度反馈和绝对式位置/速度反馈两种。
增量式位置/速度反馈最高检测分辨率为1000000线/r,绝对式位置/速度反馈最高检测分辨率为16000000线/r。
当外围电源断电后,绝对式位置/速度反馈的位置值依靠电池保护。
伺服电机不能长时间满负荷使用,伺服电机及接口不能浸入冷却液,以免造成伺服放大器损坏,注意使用环境有油污和冷却液浸入脉冲编码器会影响器件使用,产生故障。
绝对式编码器要注意定期更换电池,避免等到电池电压为OV时再更换,那样会造成伺服电机位置数据的丢失。
伺服电机及编码器现场电缆线也要经常检查是否有破皮、电缆张力太大等现象。
伺服放大器及伺服电机的日常维护项目如表4-3所示。
表4-3伺服放大器及伺服电机的日常维护项目
检查位置
检查项目
日常定期
判断标准
环境
环境温度
○
强电盘四周0-45°,强电盘内部0-55°
环境
湿度
○
不应结露
环境
尘埃、油污
○
放大器周围应保持干净
环境
冷却通风
○
机床冷却风机是否旋转,流通是否通畅
放大器
电源电压
○
AC200~240,三相平衡
放大器
总体
○
是否有异常声音和气味
放大器
风扇电机
○
运转正常、振动异响、尘埃油污
放大器
连接器
○
是否松动
放大器
电缆
○
电缆是否发热、外皮是否破损
外围
电磁接触器
○
不应出现振动、异响
外围
漏电断路器
○
是否正常运行
外围
交流电抗器
○
没有低微的声响
2伺服驱动器常见故障诊断
(1)伺服使能故障
未提供伺服使能信号,可能的原因有:
机床I/O接口条件不满足;电压未加到使能端。
(2)伺服电动机低速时速度不稳定、负载惯量大及伺服电动机振动检查伺服驱动装置增益设定情况。
(3)欠电压
可能的原因有:
电源电压太低;电源容量不够;整流器件损坏。
(4)过电压
可能的原因有:
电源电压过高,整流器直线母线电压超过了规定值;内装或外接再生制动电阻接线断开或破坏;加减速时间过小,在降速过程中引起过电压。
(5)过电流
可能的原因有:
驱动装置输出U,V,W之间短路;伺服电动机过载;功率开关晶体管损坏;加速过快。
(6)伺服电动机过热
可能的原因有:
伺服电动机环境温度超过了规定值;伺服电动机过载;编码器内的热保护器故障。
(7)过载
可能的原因有:
负载过大;减速时间设定过小;负载有冲击现象;编码器故障,编码器反馈脉冲与电动机转交不成比例变化,有跳跃。
(8)编码器故障
编码器电缆破损或短路,引起编码器与驱动装置之间的通信错误。
(9)主接触器不能接通
可能的原因有:
速度控制单元内部的直流24V不正常;主接触器的控制电源100A/100B不正常;CNC的“位置准备好”信号(PRDY)为接通;速度控制单元主回路断路器未合上;速度控制单元内部的直流电源+24V,+15V,-15V的保护熔断器(F1)熔断。
(10)指示灯报警
各指示灯报警含义及原因如下。
HVAL报警:
HVAL为速度控制单元过电压报警,指示灯代表输入电流电压过高或直流母线过电压,输入电流电压过高,直线母线的直流电压过高,加减速时间设定不合理,机械传动系统负载过重都可能是造成HVAL报警的原因。
HCAL报警:
HCAL为速度控制单元过电流报警,指示灯亮表示速度控制单元存在过电流。
电机主回路逆变晶体管TM1~TM3模块不良,电枢绕组间的相互短路或电枢对地短路,逆变晶体管的直流输出存在短路或对地短路,速度控制单元不良,速度控制单元与电动机间的电枢连接错误等都是造成HACAL报警的原因。
OVC报警:
OVC为速度控制单元过载报警,指示灯表示速度控制单元发生了过载。
速度控制单元的编码器电缆连接不良,速度控制单元的输出电流超过了额定值,速度控制单元不良等都是造成OVC报警的原因。
LVAL报警:
LVAL为速度控制单元电压过低报警,指示灯亮表示速度控制单元的各种控制电压过低。
速度控制单元CN2上输入的辅助控制电压AC18V过低或无输入,速度控制单元的辅助电源控制回路故障,速度控制单元的保险电阻或熔断器熔断,瞬间电压下降或电路干扰引起的偶然故障,速度控制单元不良等都是造成LVAL报警的原因。
TG报警:
TG灯亮表示速度控制单元的速度控制部分工作不正常。
速度检测部件(如测速发电机或脉冲编码器)的测量信号存在断线或连接不良,电动机的电枢线断线或连接不良,机械传动系统不良,伺服电动机的负载过大等都是造成TG报警的原因。
DCAL报警:
DCAL为直线母线过电压报警,与其相关的原件主要由直流母线的斩波管Q1、制动电阻RM2以及外部再生单元制动电阻。
维修时应特别注意,如果在电源接通的瞬间发生DCAL报警,这时不可以频繁进行电源的通/断,否则易引起制动电阻的损坏。
3步进电动机驱动常见故障
步进电动机驱动常见故障如表4-4所示
表4-4步进电动机驱动常见故障
项目
故障现象
故障原因
排除方法
驱动器
故障
电动机
尖叫后不转
输入脉冲频率太高引起堵转
降低输入脉冲
输入脉冲的突跳频率太高
降低输入脉冲的突跳频率
输入脉冲的升速曲线不够理想引起堵转
调整输入脉冲的升速曲线
电动机旋转时噪声太大
电动机低频旋转时有进二退一现象,电动机高速上不去
检查相序
数控系统故障
步进电动机失步
升降频曲线设置不合适,或速度设置过高
修改升降频曲线,降低速度
显示时有时无或抖动
通常是由于干扰造成。
检查系统接地是否良好,是否采用屏蔽线
正确接地
4FANUC进给伺服系统的常见故障
(1)SV400#,SV402#(过载报警)
故障原因:
400#为第一、二轴中有过载;402#为第三、第四轴中有过载。
当伺服电机的过热开关和伺服放大器的过热开关动作时发出此报警。
处理方法:
当发生报警时,要首先确认是伺服放大器或是电机过热,因为该信号是常闭信号,当电缆断线和插头接触不良也会发生报警,请确认电缆,插头。
如果确认是伺服/变压器/放电单元,伺服电机有过热报警,那么检查:
1)过热引起(测量IS,IR侧联负载电流,确认超过额定电流)检查是否由于机械负载过大加减速的频率过高切削条件引起的过载。
2)联接引起:
检查以上联接示意图过热信号的联接。
3)有关硬件故障,检查各过热开关是否正常,各信号的接口是否正常。
(2)SV401,SV403(伺服准备完成信号断开报警)
401:
提示第一,第二轴报警
403:
提示第三,第四轴报警
系统检查原理:
系统开机自检后,如果没有急停和报警,则发出*MCON信号给所有轴伺服单元,伺服单元接收到该信号后,接通主接触器,电源单元吸合,LED由两横杠(--)变为00,将准备好信号送给伺服单元,伺服单元再接通继电器,继电器吸合后,将*DRDY信号送回系统,如果系统在规定时间内没有接收到*DRDY信号,则发出此报警,同时断开各轴的*MCON信号,因此,上述所有通路都是故障点。
伺服准备信号示意图如图5-19所示。
处理方法:
见课本
(3)SV4n0:
停止时位置偏差过大
系统检查原理:
当nc指令停止时,伺服偏差计数器的偏差(DGN800~803)超过了参数PRM593~596所设定的数值,则发生报警。
处理方法:
当发生故障时通过诊断号(DGN800~803)的偏差计数器观察,一般在无位置指令情况下,该偏差计数器应在很小的范围内(±2)如果偏差较大说明:
有位置指令,无反馈置信号。
检查:
伺服放大器和电机的动力线是否有断线情况;伺服放大器的控制不良,更换电路板试验;轴控制板不良;参数不正确:
按参数清单检查PRM593~596,517。
(4)SV4n1:
运动中误差过大
系统检查:
当NC发出控制指令时,伺服偏差计数器(DGN800~803)的偏差超过PRM504~507设定的值时发出报警。
原因:
观察在发生报警时,机械侧是否发生了位置移动,当系统发出位置指令,机械哪怕有很小的变化,可能是机械的负载引起;当没有发生移动时,检查放大器。
当发生报警前有位置变化时,有可能是机械负载过大或参数设定不正常引起的,请检查机械负载和相关参数(位置偏差极限,伺服环增益,加减速时间常数PRM504~507,518~521)。
当发生报警前机械位置没有发生任何变化时,请检查伺服放大器电路,轴卡,通过PMC检查伺服是否断开;检查伺服放大器和电机之间的动力线是否断开。
(5)SV4n4#(数字伺服报警)
它是伺服放大器和伺服电机有关的各种报警的总和,这些报警有可能是伺服放大器及伺服电机本身引起的,也可能是系统的参数设定不正确引起的。
诊断方法:
当发生此报警时,我们首先通过系统的诊断数据来确定是哪一类报警,对应的位为1是说明发生了对应的报警。
DGN72OVL:
伺服过载报警LV:
低电压报警OVC:
过电流报警HC:
高电流报警HV:
高电压报警
(6)SV4n6报警:
反馈断线报警
不管是使用A/B向的通用反馈信号还是使用串行编码信号,当反馈信号发生断线时,发出此报警。
检查原理:
α系列伺服电机当使用半闭环,使用的是串行编码器,由于电缆断开或由于编码器损坏引起的数据中断,则发生报警。
普通的脉冲编码器,该信号用硬件检查电路直接检查反馈信号,当反馈信号异常时,则发生报警。
软件断线报警,当使用全闭环反馈时,利用分离型编码器的反馈信号和伺服电机的反馈信号,软件进行判别检查,当出现较大偏差时,则发生报警。
5软件报警(CRT显示)故障及处理
(1)进给伺服系统出错报警故障
这类故障的起因,大多是速度控制单元方面的故障引起的,或是主控制印制线路板与位置控制或伺服信号有关部分的故障。
表4-5为FANUCPWM速度控制单元的控制板上的7个报警指示灯,分别是BRK、HVAL、HCAL、OVC、LVAL、TGLS以及DCAL;在它们下方还有PRDY(位置控制已准备好信号)和VRDY(速度控制单元已准备好信号)2个状态指示灯,其含义见表4-5。
表4-5速度控制单元状态指示灯一览表
代号
含义
备注
代号
含义
备注
BRK
驱动器主回路熔断器跳闸
红色
TGLS
转速太高
红色
HCAL
驱动器过电流报警
红色
DCAL
直流母线过电压报警
红色
HVAL
驱动器过电压报警
红色
PRAY
位置控制准备好
绿色
OVC
驱动器过载报警
红色
VRDY
速度控制单元准备好
绿色
LVAL
驱动器欠电压报警
红色
备注:
表示出于含义说明中是的状态
(2)检测元件(测速发电动机、旋转变压器或脉冲编码器)或检测信号方面引起的故障。
例如:
某数控机床显示“主轴编码器断线”。
引起的原因可能是:
电动机动力线断线。
如果伺服电源刚接通,尚未接到任何指令时,就发生这种报警,则由于断线而造成故障可能性最大。
伺服单元印制线路板上设定错误,如将检测元件脉冲编码器设定成了测速发电动机等。
没有速度反馈电压或时有时无,这可用显示其来测量速度反馈信号来判断,这类故障除检测元件本身存在故障外,多数是由于连接不良或接通不良引起的。
由于光电隔离板或中间的某些电路板上劣质元器件所引起的。
当有时开机运行相当长一段时间后,出现“主轴编码器断线”,这时,重新开机,可能会自动消除故障。
(3)参数被破坏
参数被破坏报警表示伺服单元中的参数由于某些原因引起混乱或丢失。
引起此报警的通常原因及常规处理见表4-6所示。
表4-6“参数被破坏”报警综述
警报内容
警报发生状况
可能原因
处理措施
参数破坏
在接通控制电源时发生
正在设定参数时电源断开
进行用户参数初始化后重新输入参数
正在写入参数时电源断开
超出参数的写入次数
更换伺服驱动器(重新评估参数写入法)
伺服驱动器EEPROM以及外围电路故障
更换伺服驱动器
参数设定异常
在接通控制电源时发生
装入了设定不适当的参数
执行用户参数初始化处理
(4)主电路检测部分异常
引起此报警的通常原因及常规处理见表4-7所示。
表4-7主电路检测部分异常报警综述
警报内容
警报发生状况
可能原因
处理措施
主电路检测部分异常
在接通控制电源时或者运行过程中发生
控制电源不稳定
将电源恢复正常
伺服驱动器故障
更换伺服驱动器
(5)超速
引起此报警的通常原因及常规处理见下表4-8。
表4-8“超速”报警综述
警报内容
警报发生状况
可能原因
处理措施
超速
接通控制电源时发生
电路板故障
更换伺服驱动器
电动机编码器故障
更换编码器
电动机运转过程中发生
速度标定设定不合适
重设速度设定
速度指令过大
使速度指令减到规定范围内
电动机编码器信号线故障
重新布线
电动机编码器故障
更换编码器
电动机启动时发生
超跳过大
重设伺服调整使起动特性曲线变缓
负载惯量过大
伺服在惯量减到规定范围内
(6)限位动作
限位报警主要指的就是超程报警。
引起此报警的通常原因及常规处理见下表4-9。
表4-9“限位”报警综述
警报发生状况
可能原因
处理措施
限位开关动作
限位开关有动作(即控制轴实际已经超程)
参照机床使用说明书进行超程解除
限位开关电路开路
依次检查限位电路,处理电路开路故障
(7)过热报警故障
所谓过热是指伺服单元、变压器及伺服电动机等的过热。
引起过热报警的原因见表4-10。
表4-10伺服单元过热报警原因综述表
过
热
报
警
过热的具体表现
过热原因
处理措施
过热的继电器动作
机床切削条较苛刻
重新考虑切削参数,改善切削条件
机床摩擦力矩过大
改善机床润滑条件
热控开关动作
伺服电动机电枢内部短路或绝缘不良
加绝缘层或更换伺服电动机
电动机制动器不良
更换制动器
电动机永久磁钢去磁或脱落
更换电动机
电动机过热
驱动器参数增益不当;
重新设置相应参数
驱动器与电动机配合不当;
重新考虑配合条件
电动机轴承故障;
更换轴承
驱动器故障。
更换驱动器
例如:
某伺服电动机过热报警,可能原因有:
1)过负荷。
可以通过测量电动机电流是否超过额定值来判断;
2)电动机线圈绝缘不良。
可用500V绝缘电阻表检查电枢线圈与机壳之间的绝缘电阻。
如果在1MΩ以上,表示绝缘正常;
3)电动机线圈内部短路。
可卸下电动机,测电动机空载电流,如果此电流与转速成正比变化,则可判断为电动机线圈内部短路;
4)电动机磁铁退磁。
可通过快速旋转电动机时,测定电动机电枢电压是否正常。
如电压低且发热,则说明电动机已退磁。
应重新充磁;
5)制动器失灵。
当电动机带有制动器时,如电动机过热则应检查制动器动作是否灵活;
6)CNC装置的有关印制线路板不良。
(8)电动机过载,引起的通常原因及常规处理见表4-11所示。
表4-11伺服驱动系统过载报警综述表
警报内容
警报发生状况
可能原因
处理措施
过载(一般有连续最大负载和瞬间最大负载)
在接通控制电源时发生
伺服单元故障
更换伺服单元
在伺服ON时发生
电动机配线异常(配线不良或连接不良)
修正电动机配线
编码器配线异常(配线不良或连接不良)
修正编码器配线
编码器有故障(反馈脉冲与转角不成比例变化,而有跳跃)
更换编码器
伺服单元故障
更换伺服单元
在输入指令时伺服电动机不旋转的情况下发生
电动机配线异常(配线不良或连接不良)
修正电动机配线
编码器配线异常(配线不良或连接不良)
修正编码器配线
起动扭矩超过最大扭矩或者负载有冲击现象;电动机振动或抖动;
重新考虑负载条件、运行条件或者电动机容量
伺服单元故障
更换伺服单元
在通常运行时发生
有效扭矩超过额定扭矩或者起动扭矩大幅度超过额定扭矩
重新考虑负载条件、运行条件或者电动机容量
伺服单元存储盘温度过高
将工作温度下调
伺服单元故障
更换伺服单元
(9)伺服单元过电流报警
引起过流的通常原因及常规处理见下表4-12所示。
表4-12伺服单元过电流报警综述
警报内容
警报发生状况
可能原因
处理措施
过电流(功率晶体管(IGBT)产生过电流)或者散热片过热
在接通控制电源时发生
伺服驱动器的电路板与热开关连接不良
更换伺服驱动器
伺服驱动器电路板故障
在接通主电路电源时发生或者在电动机运行过程中产生过电流
接线错误
U、V、W与地线连接错误
检查配线,正确连接
地线缠在其他端子上
电动机主电路用电缆的U、V、W与地线之间短路
修正或更换电动机主电路用电缆
电动机主电路用电缆的U、V、W之间短路
再生电阻配线错误
检查配线,正确连接
伺服驱动器的U、V、W与地线之间短路
更换伺服驱动器
伺服驱动器故障(电流反馈电路、功率晶体管或者电路板故障)
伺服电动机的U、V、W与地线之间短路
更换伺服单元
伺服电动机的U、V、W之间短路
其他
原因
因负载转动惯量大并且高速旋转,动态制动器停止,制动电路故障
更换伺服驱动器(减少负载或者降低使用转速)
位置速度指令发生剧烈变化
重新评估指令值
负载是否过大,是否超出再生处理能力等
重新考虑负载条件、运行条件
伺服驱动器的安装方法(方向、与其他部分的间隔)不适合
将伺服驱动器的环境温度下降到55℃一下
伺服驱动器的风扇停止转动
更换伺服驱动器
伺服驱动器故障
驱动器的IGBT损坏;
最好是更换伺服驱动器
电动机与驱动器不匹配
重新选配
(10)伺服单元过电压报警 引起过压的通常原因及常规处理见下表4-13。
表4-13伺服单元过电压报警综述
警报内容
警报发生状况
可能原因
处理措施
过电压(伺服驱动器内部的主电路直流电压超过其最大值限)*在接通主电路电源时检测
在接通控制电源时发生
伺服驱动器电路板故障
更换伺服驱动器
在接通主电源时发生
AC电源电压过大
将AC电源电压调节到正常范围
伺服驱动器故障
更换伺服驱动器
在通常运行时发生
检查AC电源电压(是否有过大的变化)
使用转速高,负载转动惯量过大(再生能力不足)
检查并调整负载条件、运行条件
内部或外接的再生放电电路故障(包括接线断开或破损等)
最好是更换伺服驱动器
伺服驱动器故障
更换伺服驱动器
在伺服电动机减速时发生
使用转速高,负载转动惯量过大
检查并重调整负载条件,运行条件
加减速时间过小,在降速过程中引起过电压。
调整加减速时间常数
(11)伺服单元欠电压报警 引起欠电压的通常原因及常规处理见表4-14。
表4-14伺服单元欠电压报警综述
警报内容
警报发生状况
可能原因
处理措施
电压不足(伺服驱动器内部的主电路直流电压低于其最小值限)在接通主电路电源时检测
在接通控制电源时发生
伺服驱动器电路板故障
更换伺服驱动器
电源容量太小
更换容量大的驱动电源
在接通主电路电源时发生
AC电源电压过低
将AC电源电压调节到正常范围
伺服驱动器的保险丝熔断
更换保险丝
冲击电流限制电阻断线(电源电压是否异常,冲击电流限制电阻是否过载)
更换伺服驱动器(确认电源电压,减少主电路ON/OFF的频度)
伺服ON信号提前有效
检查外部似能电路是否短路
伺服驱动器故障
更换伺服驱动器
在通常运行时发生
AC电源电压低(是否有过大的压降)
将AC电源电压调节到正常范围
发生瞬时停电
通过警报复位重新开始运行
电动机主电路用电缆短路
修正或更换电动机主电路用电缆
伺服电动机短路
更换伺服电动机
伺服驱动器故障
更换伺服驱动器
整流器件损坏
建议更换伺服驱动器
(12)位置偏差过大 引起此故障的通常原因及常规处理见表4-15。
表4-15位置偏差过大报警综述
警报内容
警报发生状况
可能原因
处理措施
位置偏差过大
在接通控制电源时发生
位置偏差参数设得过小
重新设定正确参数
伺服单元电路板故障
更换伺服单元
在高速旋转时发生
伺服电动机的U、V、W的配线不正常(缺线)
修正电动机配线
修正编码器配线
伺服单元电路板故障
更换伺服单元
在发出位置指令时电动机不旋转的情况下发生
伺服电动机的U、V、W的配线不良
修正电动机配线
伺服单元电路板故障
更换伺服单元
动作正常,但在长指令时发生
伺服单元的增益调整不良
上调速度环增益、位置环增益
位置指令脉冲的频率过高
缓慢降低位置指令频率
加入平滑功能
重新评估电子齿轮比
负载条件(扭矩、转动惯量)与电动机规格不符
重新评估负载或者电动机容量
例:
某采用SIEMENS810M的龙门加工中心,配套611A伺服驱动器,在X轴定位是,发现X轴存在明显的位置“过冲”现象,最终定位位置正确,系统无报警。
分析与处理过程:
由于系统无报警,坐标轴定位正确,可以确认故障是由于伺服驱动器或系统调整不良引起的。
X轴位置“过冲”的实质是伺服进给系统存在超调。
解决超调的方法有多种,如:
减小加减速时间、提高速度环比例增益、降低速度环积分时间等等。
对本机床,通过提高驱动器的速度环比例增益,降低速度环积分时间后,位置超调消除。
(13)再生故障引起此故障的通常原因及常规处理见表4-16。
表4-16再生故障及排除综述
警报内容
警报发生状况
可能原因
处理措施
再生故障
再生异常
在接通控制电源时发生
伺服单元电路板故障
更换伺服单元
在接通主电路电源时发生
6kw以上时未接再生电阻
连接再生电阻
检查再生电阻是否配线不良
修正外接再生电阻的配线
伺服单元故障(再生晶体管、电压检测部分故障)
更换伺服单元
在通常运行时发生
检查再生电阻是否配线不良、是否脱落
修正外接再生电阻的配线
再生电阻断线(再生能量是否过大)
更换再生电阻或者更换伺服单元(重新考虑负载、运行条件)
伺服单元故障(再生晶体管、电压检测部分故障)
更换伺服单元
再生过载
在接通控制电源时发生
伺服单元电路板故障
更换伺服单元
在接通主电路电源时发生
电源电压超过270V
校正电压
在通常运行时发生(再生电阻温度上升幅度大)
再生能量过大(如放电电阻开路或阻值太大)
重新选择再生电阻容量或者重新考虑负载条件、运行条件
处于连续再生状态
在通常运行时发生(再生电阻温度上升幅度小)
参数设定的容量小于外接再生电阻的容量(减速时间太短)
校正用户参数的设定值
伺服单元故障
更换伺服单元
在伺服电动机减速时发生
再生能力过大
重新选择再生电阻容量或者重新考虑负载条件、运行条件
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- 关 键 词:
- 任务 09 进给 伺服系统 维护 维修 伺服放大器 伺服 电机