發(fā)那科伺服放大器故障診斷與維修一例

李金波 高浩國

(勝利油田勝機石油裝備有限公司，山東東營257067)

生產(chǎn)現(xiàn)場在用的一臺配置發(fā)那科0i Mate-TC數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床出現(xiàn)故障，顯示屏報警:5136 FSSB:NUMBER OF AMPS IS SMALL(含義:FSSB識別的放大器數(shù)比控制軸數(shù)少)。發(fā)生該故障后按下“復(fù)位”鍵不能消除上述報警信息;機床下電后再上電，仍舊出現(xiàn)該報警、不能動作。經(jīng)初步診斷檢查，發(fā)現(xiàn)其X軸伺服電動機編碼器電纜被切屑劃破，對其破皮電線處理后，開機仍報警，故懷疑其X軸SV1-20i伺服放大器出現(xiàn)故障。把出現(xiàn)故障的該伺服放大器與現(xiàn)場同型號正常運轉(zhuǎn)數(shù)控機床的伺服放大器互換后，懷疑出現(xiàn)故障的伺服放大器在正常運轉(zhuǎn)的數(shù)控機床上故障重現(xiàn)，而正常運轉(zhuǎn)數(shù)控機床的同型號伺服放大器在出現(xiàn)故障的數(shù)控機床上故障消失，因此排除了出現(xiàn)故障的數(shù)控機床外圍故障因素，從而把故障范圍縮小到了X軸SV1-20i伺服放大器。

SV1-20i伺服放大器是日本原裝進(jìn)口的，先后向當(dāng)?shù)貎杉覕?shù)控機床維修單位求援，均告知不能維修，建議采購新的伺服放大器。再向國內(nèi)某發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)代理商詢價，其報價較高。目前，國內(nèi)配置發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床用戶大多對其數(shù)控系統(tǒng)硬件故障不能自主故障診斷與維修，只好送修到專業(yè)維修單位或者直接向國內(nèi)代理商采購換新的。這樣，不僅送修或采購周期長，造成機床長時間故障停機影響生產(chǎn)，而且費用高。因此，筆者針對其SV1-20i伺服放大器現(xiàn)場硬件故障進(jìn)行了自主診斷與維修攻關(guān)，并取得成功。

1 自主故障診斷與維修

拆掉SV1-20i伺服放大器的黃色外殼后，發(fā)現(xiàn)它主要由動力印制電路板、控制印制電路板兩部分構(gòu)成。首先總體直觀檢查該伺服放大器，沒有發(fā)現(xiàn)電阻爆裂、電容漏液、集成電路外殼變形、印刷電路板局部發(fā)黑、碳化等明顯異?，F(xiàn)象;再對各個部分具體故障診斷。

1．1 動力印制電路板故障診斷

(1)檢查測量各個貼片電阻，未見異常。

(2)檢查測量30ΩJ再生電阻，其兩根黑線間阻值正確、兩根白線間熱敏開關(guān)觸點閉合正確。

(3)測量10ΩJ雪泥電阻，阻值正確。

(4)檢查測量各電容元件，未見異常。

(5)檢查其內(nèi)置風(fēng)扇，正常。

(6)檢查測量富士6MBP20RTA060智能電源模塊，功能正常。

(7)檢查測量30L6P45東芝整流橋，未見異常。

(8)檢查測量1MBH60-90晶體管，未見異常。

(9)檢查測量YG226S8二極管，沒有擊穿。

(10)對G2R-1-E歐姆龍小型繼電器、G6B-2014P歐姆龍固態(tài)繼電器、RB105-DE控制繼電器進(jìn)行DC24V加電測試，各個觸點閉合、斷開動作正常。

(11)測量檢查TLP621-2光耦，功能正常。

(12)測量檢查LM339集成比較器，功能正常。

經(jīng)以上初步診斷得出故障可能不在動力印制電路板元件上，把故障范圍由整個伺服放大器又縮小到控制印制電路板元件上。

1.2 控制印制電路板故障診斷與維修

(1)自備DC24V開關(guān)穩(wěn)壓電源、空氣開關(guān)、按鈕等器件，自制了試驗臺，控制印制電路板的電源插口CXA19B兩針腳焊上細(xì)導(dǎo)線引出。利用自制試驗臺對控制印刷電路板進(jìn)行現(xiàn)場加電功能測試，結(jié)果其電源指示燈(綠色發(fā)光二極管)根本就不亮。檢查發(fā)現(xiàn)控制印刷電路板上有一個3.2A保險(FU1)，用萬用表測量確認(rèn)它已經(jīng)燒斷。該保險為發(fā)那科公司專用的，當(dāng)時在市面上購買相應(yīng)玻璃管保險、用魚形夾夾住保險管與兩段細(xì)導(dǎo)線、細(xì)導(dǎo)線焊在FU1保險的相應(yīng)針腳上，再次進(jìn)行加電試驗，結(jié)果保險再次燒壞。這樣就確認(rèn)了控制印刷電路板有故障。

(2)檢查測量各個貼片電阻，阻值正確。

(3)檢查測量各電容元件，未見異常。

(4)功能測試74LS123單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，功能正常。

(5)檢查并測試7860K光耦，功能正常。

(6)檢查并測試VT244A三態(tài)輸出驅(qū)動器，功能正常。

(7)檢查并測試LVTH240三態(tài)輸出驅(qū)動器，功能正常。

(8)檢查并測試903FP比較器，未見異常。

(9)檢查并測試MD1422N集成電路，發(fā)現(xiàn)異常。具體介紹如下:

MD1422N集成電路由SHINDENGEN公司制造，雙排共32針腳(其針腳排列見圖1，針腳序號與功能符號的對應(yīng)見表1)。

表1 MD1422N集成電路針腳序號與功能符號對應(yīng)表

把萬用表打到“二極管及通斷測試”檔，紅、黑表筆先后接MD1422N集成電路第16(P.GND)針腳、另一表筆分別測試其余各個針腳通斷情況(現(xiàn)場測試結(jié)果見表2)。

從現(xiàn)場測試結(jié)果表2中可以看出，不管紅表筆還是黑表筆接第16(P.GND)針腳，該針腳與第2(OCL_)、3(OCL+)、4(GND)、5(R/C)、11(Vout)、12(Vout)、13(Vout)、14(Vout)、26(GND)針腳都接通。但從集成電路功能原理方面分析:若該集成電路功能正常，其電源地針腳16與輸出電壓針腳11、12、13、14間不應(yīng)該接通;其起過流保護(hù)作用的兩針腳2、3間也不應(yīng)該接通;上述10個針腳相互之間也不應(yīng)該接通;故斷定現(xiàn)場測試結(jié)果異常。從市面購買該集成電路更換后再加電試驗、仍舊燒保險，診斷該控制印刷線路板上還有損壞的元件。

(10)繼續(xù)對控制印刷線路板故障查尋，發(fā)現(xiàn)一個長3.6 mm、寬1.6 mm、高0.8 mm的2腳貼片元件正向、反向測試均導(dǎo)通。該元件表面只刻有“A3N”字樣，不知是何類元件。再查看該件附近線路板上印有“VP5”字樣，經(jīng)繼續(xù)查尋到“VP1”3腳元件、“VP2”8腳元件、“VP3”2腳元件、“VP4”4腳元件。推測這5個元件應(yīng)同類，其中“VP3”2腳元件應(yīng)與“VP5”元件功能、特性應(yīng)更類似。經(jīng)測試“VP3”2腳元件正向?qū)ā⒎聪蚪刂?，故推斷“VP5”元件可能擊穿損壞，用智能850A型熱風(fēng)臺拆除該件。在拆除時發(fā)現(xiàn)，該件1端腳所熔焊的線路板金屬基體早已燒損，這樣就進(jìn)一步證明該件異常。拆除該件后對控制線路板又進(jìn)行加電試驗，結(jié)果FU1保險不再燒了，從而確認(rèn)“VP5”為故障件。這樣，故障范圍就由整個控制印制電路板定位到了元件。市場采購不到“VP5”原裝元件。經(jīng)攻關(guān)分析，該件可能起電壓保護(hù)作用，屬二極管類，決定采用1N4007塑封二極管代替現(xiàn)場試驗。由于與“VP5”元件1端腳相熔焊的線路板金屬基體已經(jīng)燒損，經(jīng)測試該端腳應(yīng)該與LP1元件1端腳相連，這樣就拋開原已燒損的線路板金屬基體，直接從LP1元件相關(guān)端腳焊接引出1根線，再從與“VP5”另一端腳熔焊的完好線路板金屬基體焊接引出另1根線，這兩根線再與1N4007二極管兩端腳相連，用熱縮管處理后，對控制印制線路板再次進(jìn)行現(xiàn)場加電測試。結(jié)果FU1保險不再燒了、其電源指示燈亮(綠色發(fā)光二極管)、ALM報警指示燈亮(黃色發(fā)光二極管)、COP10B/COP10A兩光纜插口的上插口均發(fā)出紅光(有了相應(yīng)功能)。上述報警燈亮應(yīng)該是因為試驗現(xiàn)場沒有連接編碼器等器件所致，屬正?，F(xiàn)象。

表2 MD1422N集成電路針腳現(xiàn)場通斷測試結(jié)果表

(11)將該伺服放大器組裝好，整體裝到數(shù)控機床上現(xiàn)場試驗，機床運轉(zhuǎn)正常，原故障排除。

2 結(jié)語

誠然，發(fā)那科原裝進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)硬件故障的診斷與維修難度大。目前，國內(nèi)數(shù)控機床用戶一般既沒有先進(jìn)的全功能故障診斷儀器，也沒有數(shù)控系統(tǒng)電路圖，但也不能因此就認(rèn)為不管其出現(xiàn)任何硬件故障都不能自主故障診斷與維修而直接送修、整體采購更換。本例現(xiàn)場采用多種故障診斷方法逐步縮小故障范圍，最終故障定位到元件級，實現(xiàn)了自主故障診斷與元件級維修。本例自主故障診斷與元件級維修的成功，減少了現(xiàn)場機床故障停機時間，節(jié)省了數(shù)控機床用戶費用。

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