廣州數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)故障的分析

仲興國(guó)

(沈陽(yáng)工學(xué)院機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院，遼寧撫順 113122)

廣州數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)故障的分析

仲興國(guó)

(沈陽(yáng)工學(xué)院機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院，遼寧撫順 113122)

進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床重要的部件之一，發(fā)生故障的概率也相對(duì)較大。分析了伺服驅(qū)動(dòng)器故障的表現(xiàn)形式與排除方法，介紹了某院工程中心二臺(tái)GSK980TD數(shù)控車(chē)床出現(xiàn)的伺服系統(tǒng)故障以及故障的排除過(guò)程。

伺服驅(qū)動(dòng);故障診斷

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床以伺服驅(qū)動(dòng)為主流，包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電動(dòng)機(jī)。伺服系統(tǒng)有半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)之分。和傳統(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相比，伺服電動(dòng)機(jī)上都裝有測(cè)量反饋裝置，具有定位精度高、效率高、響應(yīng)快、最低速和最高速之間轉(zhuǎn)換平滑等優(yōu)點(diǎn)。如果伺服驅(qū)動(dòng)器或伺服電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，都會(huì)有相應(yīng)的報(bào)警代碼顯示在驅(qū)動(dòng)器顯示屏上。以下基于廣州數(shù)控GSK980TD系統(tǒng)，分析伺服系統(tǒng)的故障現(xiàn)象和排除方法。

1 伺服驅(qū)動(dòng)故障排除的一般原則

一般來(lái)說(shuō)驅(qū)動(dòng)器若一通電就出現(xiàn)報(bào)警，很有可能是驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)燒壞。若在運(yùn)行過(guò)程中或者通電一段時(shí)間以后才出現(xiàn)報(bào)警，則很有可能是外部問(wèn)題造成。驅(qū)動(dòng)器的報(bào)警代碼不可能100%準(zhǔn)確，但卻為維修人員提供了一個(gè)參考依據(jù)和方向，在維修時(shí)應(yīng)注重分析，處理的時(shí)候應(yīng)該遵循由外到內(nèi)的原則。不論哪種故障，檢修都可以對(duì)以下內(nèi)容作詳細(xì)分析:系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置是否正確;供電電壓是否正常;線(xiàn)路是否有開(kāi)路和短路現(xiàn)象;電動(dòng)機(jī)的絕緣度是否良好;驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)本身是否有故障。

2 常見(jiàn)故障的表現(xiàn)形式和排除方法

以廣州數(shù)控GSKDA98A伺服驅(qū)動(dòng)器和SJT系列伺服電動(dòng)機(jī)為例。

2.1 驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)1號(hào)報(bào)警

1號(hào)報(bào)警含義是超速。如果驅(qū)動(dòng)器一接通電源就出現(xiàn)該報(bào)警，則很可能是驅(qū)動(dòng)器或電動(dòng)機(jī)損壞，需要更換或維修。如果是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)才出現(xiàn)，應(yīng)該考慮到:驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的參數(shù)是否匹配;系統(tǒng)輸出的脈沖指令頻率是否過(guò)高;加減速時(shí)間常數(shù)是否過(guò)小;電子齒輪比設(shè)置是否過(guò)大;驅(qū)動(dòng)器增益參數(shù)不合適引起的超調(diào)等。

2.2 驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)2號(hào)報(bào)警

2號(hào)報(bào)警代表主電路過(guò)壓。如果驅(qū)動(dòng)器一接通電源就出現(xiàn)該報(bào)警，可能是驅(qū)動(dòng)器有故障，需要更換或維修。如果是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)才出現(xiàn)，應(yīng)該重點(diǎn)考慮:供給驅(qū)動(dòng)器的電源電壓是否過(guò)高;驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部制動(dòng)電阻或制動(dòng)晶體管是否損壞等。

2.3 驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)3號(hào)報(bào)警

3號(hào)報(bào)警含義是主電路欠壓。其原因既可能是驅(qū)動(dòng)器本身硬件損壞，也可能是外部電動(dòng)機(jī)絕緣度低或動(dòng)力線(xiàn)短路。如果是在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的，則可以考慮:供電電壓是否良好;各級(jí)電源線(xiàn)的接線(xiàn)頭是否牢固等。

2.4 驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)4號(hào)報(bào)警

4號(hào)報(bào)警的意思是位置超差。對(duì)于該種報(bào)警，首先應(yīng)想到是機(jī)械過(guò)緊，可以用手感覺(jué)一下傳動(dòng)件是否過(guò)緊或卡住;其次，如果電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候很快地竄動(dòng)一下，緊接著驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)4號(hào)報(bào)警，這種故障通常是由于驅(qū)動(dòng)器接收電動(dòng)機(jī)編碼器的反饋信號(hào)異常造成的。

2.5 驅(qū)動(dòng)器黑屏，與沒(méi)通電時(shí)候一樣，但有正常的工作電壓輸入

遇到這種情況不能馬上判斷為驅(qū)動(dòng)器損壞，也有可能是外部線(xiàn)路短路。在處理的時(shí)候應(yīng)先把必要的供電電源之外的其他接線(xiàn)全部去掉;如果此時(shí)有顯示，則為外部接線(xiàn)有短路，應(yīng)著重檢查電動(dòng)機(jī)接線(xiàn)，如果電動(dòng)機(jī)接線(xiàn)沒(méi)問(wèn)題，但還是出現(xiàn)黑屏，則為驅(qū)動(dòng)器硬件故障，需要更換或維修。如果驅(qū)動(dòng)器黑屏是在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)，應(yīng)該先檢查供電電壓是否正常，U、V、W的動(dòng)力線(xiàn)是否有短路，電動(dòng)機(jī)絕緣是否良好。如電動(dòng)機(jī)絕緣損壞，要先維修好電動(dòng)機(jī)，并且要按照相關(guān)規(guī)定要求將機(jī)床正確接地。

3 伺服驅(qū)動(dòng)故障實(shí)例

某單位實(shí)訓(xùn)中心有二臺(tái)配置為廣州數(shù)控系統(tǒng)GSK980TD/DA98A伺服驅(qū)動(dòng)器的數(shù)控車(chē)床，已經(jīng)使用五年以上，期間發(fā)生過(guò)幾次伺服驅(qū)動(dòng)方面的故障，總結(jié)如下:

3.1 故障一

故障現(xiàn)象:機(jī)床一通電X軸就發(fā)生3號(hào)報(bào)警。

分析診斷:測(cè)量三相交流220 V輸入電壓均正常，保留驅(qū)動(dòng)器的供電電源線(xiàn)及其與電動(dòng)機(jī)之間的碼盤(pán)線(xiàn)，將驅(qū)動(dòng)器其他的接線(xiàn)負(fù)載全部去掉，通電后驅(qū)動(dòng)器3號(hào)報(bào)警消失，證明驅(qū)動(dòng)器本身完好。接著用兆歐表測(cè)量電動(dòng)機(jī)三相電纜的對(duì)地電阻，發(fā)現(xiàn)其中兩相已經(jīng)短路，故障是電纜線(xiàn)有處破皮造成的，重新連接包扎好后，重新測(cè)量絕緣度均正常。

故障處理:把驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載接上試機(jī)，運(yùn)行正常。

3.2 故障二

故障現(xiàn)象:機(jī)床運(yùn)行時(shí)偶爾出現(xiàn)撞刀現(xiàn)象。機(jī)床在正常工作中，有時(shí)刀突然向里面撞，而且撞的時(shí)候會(huì)左右擺動(dòng)，有時(shí)擺動(dòng)后驅(qū)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)4號(hào)報(bào)警，有時(shí)撞刀后還繼續(xù)走，撞刀位置不固定。

分析診斷:4號(hào)報(bào)警代表的含義是位置超差。由于該故障只是偶爾出現(xiàn)，比較難觀(guān)察到故障現(xiàn)象，使維修比較不容易。

首先檢查機(jī)械部分，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再檢查驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)、線(xiàn)路等。把電動(dòng)機(jī)電源插頭拆下也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，接著檢查碼盤(pán)線(xiàn)，感覺(jué)有點(diǎn)松動(dòng)，一邊移動(dòng)Z軸一邊抖動(dòng)碼盤(pán)線(xiàn)，突然出現(xiàn)撞刀等問(wèn)題，進(jìn)一步確定是碼盤(pán)線(xiàn)問(wèn)題造成以上一系列故障，最后發(fā)現(xiàn)是碼盤(pán)插頭和插座的針孔大小不匹配造成有時(shí)候接觸不良，在Z軸動(dòng)作的時(shí)候一移動(dòng)碼盤(pán)線(xiàn)，Z軸就來(lái)回竄動(dòng)，造成驅(qū)動(dòng)器4號(hào)報(bào)警。

故障處理:更換碼盤(pán)線(xiàn)后機(jī)床工作一直正常。

3.3 故障三

故障現(xiàn)象:在手動(dòng)/自動(dòng)方式，移動(dòng)Z軸拖板時(shí)，X軸絲杠會(huì)偶爾移動(dòng)或振動(dòng)，使加工的工件表面產(chǎn)生很深的刀痕。

分析診斷:產(chǎn)生這種故障的原因，一是數(shù)控系統(tǒng)輸出了脈沖信號(hào)，二是驅(qū)動(dòng)器或伺服電動(dòng)機(jī)本身有問(wèn)題。在X軸振動(dòng)時(shí)，查看驅(qū)動(dòng)器上的位置指令脈沖數(shù)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有變化。說(shuō)明數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號(hào)沒(méi)有出錯(cuò)，但是驅(qū)動(dòng)器的當(dāng)前位置脈沖顯示有變化，就說(shuō)明電動(dòng)機(jī)或者驅(qū)動(dòng)器可能有問(wèn)題，檢查信號(hào)線(xiàn)及調(diào)換驅(qū)動(dòng)器后，故障依舊存在，確定是電動(dòng)機(jī)故障。

故障處理:更換電動(dòng)機(jī)，故障排除。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象多種多樣，在一定條件下還可能發(fā)生變化。維修人員只要掌握了數(shù)控機(jī)床的工作原理及故障判斷的方法和規(guī)律，數(shù)控機(jī)床的故障維修就可以得心應(yīng)手。

［1］蔣建強(qiáng).數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［2］劉蔡保.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［3］廣州數(shù)控設(shè)備有限公司.DA98A使用手冊(cè)［M］.2004.

［4］韓京海，郭燕.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障診斷與維修［J］.機(jī)床與液壓，2010，38(16):93 －94.

［5］宋文學(xué)，黃萬(wàn)長(zhǎng).FANUC進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)故障診斷與維修［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2007(11):99－100.

TP206+.3

A

1001－3881(2014)10－207－2

10.3969/j.issn.1001 －3881.2014.10.064

2013－04－16

仲興國(guó) (1966—)，男，副教授，研究方向?yàn)閿?shù)控技術(shù)。E－mail:zhxg2106@163.com。