FANUC伺服驅(qū)動(dòng)器維修案例

1．小范圍移動(dòng)正常、大范圍移動(dòng)出現(xiàn)劇烈振動(dòng)的故障維修

故障現(xiàn)象：某采用FANUC0T數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床，開機(jī)后，只要Z軸一移動(dòng)，就出現(xiàn)劇烈振蕩，CNC無報(bào)警，機(jī)床無法正常工作。

分析與處理過程：經(jīng)仔細(xì)觀察、檢查，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床的Z軸在小范圍(約2.5mm以內(nèi))移動(dòng)時(shí)，工作正常，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無振動(dòng)：但一旦超過以上范圍，機(jī)床即發(fā)生激烈振動(dòng)。

根據(jù)這一現(xiàn)象分析，系統(tǒng)的位置控制部分以及伺服驅(qū)動(dòng)器本身應(yīng)無故障，初步判定故障在位置檢測器件，即脈沖編碼器上。

考慮到機(jī)床為半閉環(huán)結(jié)構(gòu)，維修時(shí)通過更換電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了確認(rèn)，判定故障原因是由于脈沖編碼器的不良引起的。

為了深入了解引起故障的根本原因，維修時(shí)作了以下分析與試驗(yàn)：

1)在伺服驅(qū)動(dòng)器主回路斷電的情況下，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)軸，檢查系統(tǒng)顯示，發(fā)現(xiàn)無論電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，系統(tǒng)顯示器上都能夠正確顯示實(shí)際位置值，表明位置編碼器的A、B、*A、*B信號輸出正確。

2)由于本機(jī)床Z軸絲杠螺距為5mm，只要Z軸移動(dòng)2mm左右即發(fā)生振動(dòng)，因此，故障原因可能與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置有關(guān)，即脈沖編碼器的轉(zhuǎn)子位置檢測信號C1、C2、C4、C8信號存在不良。

根據(jù)以上分析，考慮到Z軸可以正常移動(dòng)2.5mm左右，相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)180o，因此，進(jìn)一步判定故障的部位是轉(zhuǎn)子位置檢測信號中的C8存在不良。

按照上例同樣的方法，取下脈沖編碼器后，根據(jù)編碼器的連接要求(見表)，在引腳N/T、J/K上加入DC5V后，旋轉(zhuǎn)編碼器軸，利用萬用表測量C1、C2、C4、C8，發(fā)現(xiàn)C8的狀態(tài)無變化，確認(rèn)了編碼器的轉(zhuǎn)子位置檢測信號C8存在故障。

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，編碼器內(nèi)部的C8輸出驅(qū)動(dòng)集成電路已經(jīng)損壞；更換集成電路后，重新安裝編碼器，并按上例同樣的方法調(diào)整轉(zhuǎn)子角度后，機(jī)床恢復(fù)正常。

2．開機(jī)后發(fā)生周期性振動(dòng)的報(bào)警維修

故障現(xiàn)象：一臺配套FANUCllM的加工中心，開機(jī)時(shí)，CRT顯示SV008號報(bào)警，Z軸發(fā)生周期性振動(dòng)。

分析與處理過程：FANUCllM系統(tǒng)出現(xiàn)SV008報(bào)警的含義是“坐標(biāo)軸停止時(shí)的誤差過大”，引起本報(bào)警的可能原因有：

1)系統(tǒng)位置控制參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤。

2)伺服系統(tǒng)機(jī)械故障。

3)電源電壓異常。

4)電動(dòng)機(jī)和測速發(fā)電機(jī)、編碼器等部件連接不良。

根據(jù)上述可能的原因，再結(jié)合Z軸作周期性振動(dòng)的現(xiàn)象綜合分析，并通過脫開電動(dòng)機(jī)與絲杠的連接試驗(yàn)，初步判定故障原因在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣部分。

為了進(jìn)一步判別故障原因，維修時(shí)更換了X、Z軸的伺服電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)故障不變，由此判定故障原因不在伺服電動(dòng)機(jī)。

由于X、Y、Z伺服驅(qū)動(dòng)器的控制板規(guī)格一致，在更改設(shè)定、短接端后，更換控制板試驗(yàn)，證明故障原因在驅(qū)動(dòng)器的控制板上。

更換驅(qū)動(dòng)器控制板后，故障排除，機(jī)床恢復(fù)正常。

3．運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)振動(dòng)的故障維修

故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC11ME系統(tǒng)的加工中心，在長期使用后，X軸作正向運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生振動(dòng)。

分析與處理過程：伺服進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)、爬行的原因主要有以下幾種：

1)機(jī)械部分安裝、調(diào)整不良。

2)伺服電動(dòng)機(jī)或速度、位置檢測部件不良。

3)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)定和調(diào)整不當(dāng)。

4)外部干擾、接地、屏蔽不良，等等。

為了分清故障部位，考慮到機(jī)床伺服系統(tǒng)為半閉環(huán)結(jié)構(gòu)，脫開電動(dòng)機(jī)與絲杠的連接后再次開機(jī)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)故障仍然存在，因此初步判定故障原因在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣部分。

為了進(jìn)一步判別故障原因，維修時(shí)更換了X、Y軸的伺服電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移到了Y軸，由此判定故障原因是由于X軸電動(dòng)機(jī)不良引起的。

利用示波器測量伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝式編碼器的信號，zui終發(fā)現(xiàn)故障是由于編碼器不良而引起的；更換編碼器后，機(jī)床恢復(fù)正常工作。

4．開機(jī)后電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生尖叫的故障維修

故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC15MA數(shù)控系統(tǒng)的龍門加工中心，在起動(dòng)完成、進(jìn)入可操作狀態(tài)后，X軸只要一運(yùn)動(dòng)即出現(xiàn)高頻振蕩，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生尖叫，系統(tǒng)無任何報(bào)警。

分析與處理過程：在故障出現(xiàn)后，觀察X軸拖板，發(fā)現(xiàn)實(shí)際拖板振動(dòng)位移很??；但觸摸電動(dòng)機(jī)輸出軸，可感覺到轉(zhuǎn)子在以很小的幅度、極高的頻率振動(dòng)：且振動(dòng)的噪聲就來自X軸伺服電動(dòng)機(jī)。

考慮到振動(dòng)無論是在運(yùn)動(dòng)中還是靜止時(shí)均發(fā)生，與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，故基本上可以排除測速發(fā)電機(jī)、位置反饋編碼器等硬件損壞的可能性。

分析可能的原因是CNC中與伺服驅(qū)動(dòng)有關(guān)的參數(shù)設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)引起的：且由于機(jī)床振動(dòng)頻率很高，因此時(shí)間常數(shù)較小的電流環(huán)引起振動(dòng)的可能性較大。

由于FANUC15MA數(shù)控系統(tǒng)采用的是數(shù)字伺服，伺服參數(shù)的調(diào)整可以直接通過系統(tǒng)進(jìn)行，維修時(shí)調(diào)出伺服調(diào)整參數(shù)頁面，并與機(jī)床隨機(jī)資料中提供的參數(shù)表對照，發(fā)現(xiàn)參數(shù)PRMl852、PRMl825與提供值不符，設(shè)定值見下：

參數(shù)號正常值實(shí)際設(shè)定值

將上述參數(shù)重新修改后，振動(dòng)現(xiàn)象消失，機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)行。

5．驅(qū)動(dòng)器無準(zhǔn)備好信號的故障維修

故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC0M系統(tǒng)的加工中心，機(jī)床起動(dòng)后，在自動(dòng)方式運(yùn)行下，CRT顯示401號報(bào)警。分析與處理過程：FANUCOM出現(xiàn)401號報(bào)警的含義是“軸伺服驅(qū)動(dòng)器的VRDY信號斷開，即驅(qū)動(dòng)器未準(zhǔn)備好”。

根據(jù)故障的含義以及機(jī)床上伺服進(jìn)給系統(tǒng)的實(shí)際配置情況，維修時(shí)按下列順序進(jìn)行了檢查與確認(rèn)：

1)檢查L/M/N軸的伺服驅(qū)動(dòng)器，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)指示燈PRDY、VRDY均不亮。

2)檢查伺服驅(qū)動(dòng)器電源ACl00V、ACl8V均正常。

3)測量驅(qū)動(dòng)器控制板上的輔助控制電壓，發(fā)現(xiàn)±24V，±15V異常。

根據(jù)以上檢查，可以初步確定故障與驅(qū)動(dòng)器的控制電源有關(guān)。

仔細(xì)檢查輸入電源，發(fā)現(xiàn)X軸伺服驅(qū)動(dòng)器上的輸入電源熔斷器電阻大于2MΩ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)定值。經(jīng)更換熔斷器后，再次測量直流輔助電壓，±24V，±15V恢復(fù)正常，狀態(tài)指示燈PRDY、VRDY均恢復(fù)正常，重新運(yùn)行機(jī)床，401號報(bào)警消失。

6．伺服驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)TG報(bào)警的故障維修

故障現(xiàn)象：某配套FANUCPM0系統(tǒng)的數(shù)控車床，在加工過程中，不定期地經(jīng)常出現(xiàn)ALM401號報(bào)警。

分析與處理過程：FANUCPM0系統(tǒng)ALM401報(bào)警的含義是“伺服驅(qū)動(dòng)器的‘準(zhǔn)備好’(DRDY)信號斷開”，通過對驅(qū)動(dòng)器的檢查，可以得知其原因是伺服驅(qū)動(dòng)器的TG報(bào)警。由于本故障為不定期發(fā)生，可以認(rèn)為電纜的連接不可靠是引起故障的原因之一。

重新連接驅(qū)動(dòng)器的連接電纜及屏蔽線、接地線，故障不再出現(xiàn)。

7．伺服驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)HC報(bào)警的維修

故障現(xiàn)象：一臺配套FANUCl5MA數(shù)控系統(tǒng)的龍門加工中心，開機(jī)時(shí)Y軸伺服一接通，系統(tǒng)就出現(xiàn)過電流報(bào)警(報(bào)警SV003)。

分析與處理過程：FANUCl5MA系統(tǒng)SV003報(bào)警的內(nèi)容為“YAXIS EXCESS CURRENT INSERVO”。檢查X、Y、Z伺服驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)指示，發(fā)現(xiàn)Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器的過電流報(bào)警燈HC(紅色)亮，指示Y伺服驅(qū)動(dòng)器的直流母線存在過電流。

從本章前述可知，F(xiàn)ANUC交流伺服直流母線是通過三相整流橋DS將R、S、T三相交流電整流成直流后，經(jīng)電容C濾波作為逆變回路的逆變電源。因此，故障可能的原因有：

1)控制板的直流母線電流檢測環(huán)節(jié)(如：采樣電阻R1)、反饋環(huán)節(jié)不良。

2)逆回路的大功率晶體管損壞。

通過使用在線測試儀，同時(shí)進(jìn)行Y軸驅(qū)動(dòng)器控制板和Z軸驅(qū)動(dòng)器控制板的信號比較，發(fā)現(xiàn)Y軸驅(qū)動(dòng)器控制板上有兩個(gè)厚膜集成電路(型號DV47HA6640)損壞，使同一相中的兩個(gè)大功率晶體管同時(shí)導(dǎo)通，造成了直流母線的短路。更換兩個(gè)損壞的厚膜集成電路DV47HA6640后，故障排除。

8．α伺服驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)報(bào)警“8”的故障維修

故障現(xiàn)象：采用FANUC-0M數(shù)控系統(tǒng)的立式加工中心，在加工過程中，出現(xiàn)ALM414報(bào)警，α伺服驅(qū)動(dòng)器顯示報(bào)警“8”。

分析與處理過程：該機(jī)床采用的是FANUCα系列數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對照本書5.2.2節(jié)內(nèi)容可知，系統(tǒng)ALM414報(bào)警的含義為“X軸的數(shù)字伺服系統(tǒng)錯(cuò)誤”。α驅(qū)動(dòng)器顯示“8”，表示L軸(在機(jī)床上為X軸)過電流。

根據(jù)報(bào)警顯示內(nèi)容，通過機(jī)床自診斷功能，檢查診斷參數(shù)DGN720，發(fā)現(xiàn)其第4位為“1”，即X軸出現(xiàn)過電流(HCAL)報(bào)警。