進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障的反映形式 華中數(shù)控孫海亮高級(jí)工程師中職國培機(jī)械制造與控制專業(yè) 對(duì)于伺服系統(tǒng)功率電路出現(xiàn)問題較多 任何電路都會(huì)存在電阻 電容和電感 這些元素的存在 造成我們伺服內(nèi)部的功率管在開通和關(guān)短的時(shí)候產(chǎn)生一些比較大的電磁影響 進(jìn)給伺服系統(tǒng)常見故障 伺服系統(tǒng)常見的故障可以分為三類 1 功率電路 逆變器 類故障2 硬件類故障3 軟件類故障 主電路過壓 1 功率電路 逆變器 類故障 主電路欠壓 過電流 短路 IPM模塊故障 制動(dòng)故障 主電路過壓 1 接通控制電源時(shí)出現(xiàn) 2 接通主電源時(shí)出現(xiàn) 3 電機(jī)動(dòng)運(yùn)行過程中出現(xiàn) 電路板故障 電源電壓過高 電源電壓波形不正常 外部制動(dòng)電阻接線斷開 制動(dòng)晶體管損壞 內(nèi)部制動(dòng)電阻損壞 制動(dòng)回路容量不夠 加減速時(shí)間過小在降速過程中引起過電壓 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過大 主電路欠壓 接通主電源時(shí)出現(xiàn) 電路板故障 電源保險(xiǎn)損壞 軟啟動(dòng)電路故障 整流器損壞 電源電壓低 電源容量不夠 瞬時(shí)掉電 電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn) 臨時(shí)停電20mS以上 伺服ON信號(hào)提前有效 過電流 對(duì)與伺服系統(tǒng)來說 過電流一般指的電機(jī)電流 短時(shí)間內(nèi) 電機(jī)電流過大是允許的 但是如果是長時(shí)間內(nèi)的大電流 就會(huì)造成逆變器件的發(fā)熱 如果散熱條件比較差的情況下 就會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)電子電路造成影響 甚至引起逆變器件的炸裂 1 U V W與地線連接錯(cuò)誤 或它們之間存在短路 2 伺服驅(qū)動(dòng)器故障 電流反饋電路 功率晶體管或者電路板故障 因負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大并且高速旋轉(zhuǎn) 制動(dòng)電路故障 電機(jī)線圈燒壞 電機(jī)動(dòng)力線是否絕緣不好 主回路的IGBT或IPM模塊燒壞 造成異常電流報(bào)警 此類報(bào)警多數(shù)都是由于模塊短路引起 用萬用表二極管檔測對(duì)應(yīng)的軸U V W 對(duì)十 一的導(dǎo)通壓降 如果為0 則模塊燒壞 可先拆開外殼 然后將固定模塊的螺釘拆下 更換模塊 檢查系統(tǒng)的伺服參數(shù)設(shè)定是否有誤 伺服電機(jī)與伺服單元不匹配 或電機(jī)代碼設(shè)定錯(cuò)誤 如果與時(shí)間有關(guān) 當(dāng)停機(jī)一段時(shí)間再開 報(bào)警消失 則可能是IPM太熱 檢查是否負(fù)載太大 產(chǎn)生的原因一般是因?yàn)殡姍C(jī)電源引起的相間短路 如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象 那么系統(tǒng)應(yīng)該在很短的時(shí)間內(nèi) 一般是2MS之內(nèi) 切斷電路 常見原因是 電機(jī)的動(dòng)力電纜 制動(dòng)時(shí)制動(dòng)電路的影響 短路 IPM模塊故障 接通控制電源時(shí)出現(xiàn) 電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn) 電路板故障 受到干擾 供電電壓偏低 伺服驅(qū)動(dòng)器過熱 驅(qū)動(dòng)器U V W之間短路 電機(jī)絕緣損壞 受到干擾 制動(dòng)故障 接通控制電源時(shí)出現(xiàn) 電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn) 電路板故障 外部制動(dòng)電阻接線斷開 制動(dòng)晶體管損壞 內(nèi)部制動(dòng)電阻損壞 制動(dòng)回路容量不夠 主電路電壓過高 受到干擾 2 硬件類故障 A D轉(zhuǎn)換異常 電源異常 過熱異常 編碼器斷線 CPU異常 過熱異常 接通控制電源時(shí)出現(xiàn) 電路板故障 電纜斷線 電機(jī)內(nèi)部溫度繼電器損壞 電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn) 電機(jī)過負(fù)載 長期超過額定轉(zhuǎn)矩運(yùn)行 電機(jī)內(nèi)部溫度繼電器損壞 環(huán)境溫度過高 機(jī)械傳動(dòng)不良 電機(jī)內(nèi)部故障 切削力過大絲桿傳動(dòng)扭矩大潤滑切削參數(shù) 電源異常 伺服系統(tǒng)內(nèi)部電源使用比較復(fù)雜 由于硬件原因可能造成電源的浮動(dòng) 如果浮動(dòng)的范圍過大的情況下 那么系統(tǒng)就會(huì)報(bào)電源異常的報(bào)警 編碼器斷線 編碼器電纜過長 造成編碼器供電電壓偏低 編碼器電纜不良 外部干擾 編碼器接線錯(cuò)誤 編碼器損壞 CPU異常 A D轉(zhuǎn)換異常 3 軟件類故障 超速 偏差過大 過載 超速 電機(jī)運(yùn)行過程中 接通控制電源時(shí) 電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí) 控制電路板故障 編碼器故障 負(fù)載慣量過大 編碼器零點(diǎn)錯(cuò)誤 電機(jī) 引線接錯(cuò) 編碼器電纜引線接錯(cuò) 輸入指令脈沖頻率過高 加 減時(shí)間常數(shù)太小 使速度超調(diào)量過大 輸入電子齒輪比太大 編碼器故障 編碼器電纜不良 伺服系統(tǒng)不穩(wěn)定 引起超調(diào) 偏差過大 接通控制電源時(shí) 輸入指令脈沖 電機(jī)運(yùn)行過程中 電路板故障 受到干擾 電機(jī)U V W引線接錯(cuò) 編碼器電纜引線接錯(cuò) 編碼器故障 設(shè)定位置超差檢測范圍大小 位置比例增益太小 轉(zhuǎn)矩不足 指令脈沖頻率太高 切削力過大 加工力過大 進(jìn)給過快 降低進(jìn)給速度及減少加深 進(jìn)給絲桿傳動(dòng)扭矩大 超過設(shè)計(jì)要求 傳動(dòng)皮帶過緊 絲桿 螺母座未安裝好或螺母座端面與絲桿中心線不正 調(diào)整皮帶 絲桿 螺母座 a 絲杠 螺母研損 換新絲杠 b 絲杠軸承研損 換軸承 c 傳動(dòng)導(dǎo)軌面研損 修機(jī)床導(dǎo)軌面 d 壓板面或鑲條研損 修壓板鑲條 過載 絲桿與導(dǎo)軌平行差 調(diào)查絲杠位置 導(dǎo)軌面平面度差 壓板面與導(dǎo)軌面平行差 兩導(dǎo)向?qū)к壝嫫叫胁?調(diào)查 修理 絲杠軸承鎖緊螺母 螺紋與端面超差 修鎖緊螺母端面 壓板 鑲條的接觸為中間硬 造成導(dǎo)向不好 運(yùn)動(dòng)中磨損造成 絲杠導(dǎo)軌缺少潤滑 3 其它常見故障 風(fēng)扇報(bào)警 串行編碼器通信錯(cuò)誤報(bào)警 電池低電壓報(bào)警 工作過程中 振動(dòng)或爬行 運(yùn)動(dòng)失控 飛車 機(jī)床定位精度或加工精度差 竄動(dòng) 風(fēng)扇過熱 或風(fēng)扇太臟 或損壞 1 觀察風(fēng)扇是否有風(fēng) 如果沒風(fēng)或不轉(zhuǎn) 拆下觀察扇葉是否有較多油污 用汽油或酒精清洗后再裝上 如果還不行 更換風(fēng)扇 2 拆下控制板 用萬用表測量有風(fēng)扇插座的線路是否有斷線 風(fēng)扇報(bào)警 單元檢測到電機(jī)編碼器斷線或通信不良 1 檢查電機(jī)的編碼器反饋線與放大器的連接是否正確 是否牢固 2 如果反饋線正常 更換伺服電機(jī)或編碼器 3 如果是偶爾出現(xiàn) 可能是干擾引起 檢查電動(dòng)機(jī)反饋線的屏蔽線是否完好 串行編碼器通信錯(cuò)誤報(bào)警 絕對(duì)編碼器電池電壓太低 需更換 檢查伺服放大器上的電池是否電壓不夠 更換電池 電池低電壓報(bào)警 1 傳動(dòng)環(huán)節(jié)間隙過大 2 電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大 3 伺服電動(dòng)機(jī)或速度位置檢測部件不良 4 外部干擾 接地 屏蔽不良等等 5 驅(qū)動(dòng)器的設(shè)定和調(diào)整不當(dāng) 工作過程中 振動(dòng)或爬行 系統(tǒng)未給伺服單元指令 而電機(jī)自行行走 是由于正反饋或無速度反饋信號(hào)引起的 所以應(yīng)檢查伺服輸出 速度反饋等回路 1 直流伺服系統(tǒng) 檢查三相輸入電壓是否缺相 或保險(xiǎn)是否有一相燒斷 查外部接線是否正常 包括 三相輸入相序U V W是否正確 輸出到電機(jī)的十 一端子是否接反 插頭是否松動(dòng) 查電機(jī)速度反饋是否正常 是否接反是否斷線是否無反饋 運(yùn)動(dòng)失控 飛車 交換控制電路板 如果故障隨控制板轉(zhuǎn)移則是電路板故障 系統(tǒng)的速度檢測和轉(zhuǎn)換回路故障2 交流伺服系統(tǒng) 伺服電機(jī)U V W相序接錯(cuò) 速度反饋信號(hào)斷線或接成正反饋 位置反饋信號(hào)斷線或接成正反饋 機(jī)床定位精度或加工精度差可分為定位超調(diào) 單脈沖進(jìn)給精度差 定位點(diǎn)精度不好 圓弧插補(bǔ)加工的圓度差等情況 1 加 減速時(shí)間設(shè)定過小 2 電動(dòng)機(jī)與機(jī)床的連接部分剛性差或連接不牢固 3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)存在爬行或松動(dòng) 4 伺服系統(tǒng)的增益不足 機(jī)床定位精度或加工精度差 5 位置檢測器件 編碼器 光柵 不良 6 速度控制單元控制板不良 7 機(jī)床反向間隙大 定位精度差 8 位置環(huán)增益設(shè)定不當(dāng) 9 各插補(bǔ)軸的檢測增益設(shè)定不良 10 感應(yīng)同步器或旋轉(zhuǎn)變壓器的接口板調(diào)整不良 11 絲杠間隙或傳動(dòng)系統(tǒng)間隙過大 1 測速信號(hào)不穩(wěn)定 如測速裝置故障 測速反饋信號(hào)干擾等 2 速度控制信號(hào)不穩(wěn)定或受到干擾 3 接線端子接觸不良 如螺釘松動(dòng)等 當(dāng)竄動(dòng)發(fā)生在由正向運(yùn)動(dòng)向反向運(yùn)動(dòng)的瞬間 一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致 竄動(dòng) 1 進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤滑狀態(tài)不良 2 伺服系統(tǒng)增益設(shè)置過低 3 外加負(fù)載過大 4 連軸器有裂紋或松動(dòng) 爬行 往往是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 1 位置反饋電纜未接好 2 位置檢測編碼器工作不正常 3 特性參數(shù)調(diào)得太硬 檢查伺服單元有關(guān)增益調(diào)節(jié)的參數(shù) 仔細(xì)調(diào)整參數(shù) 可以適當(dāng)減小速度環(huán)比例增益和速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù) 伺服電機(jī)靜止時(shí)抖動(dòng)或尖叫 高頻振蕩 1 位置反饋的極性錯(cuò)誤 2 由于外力使坐標(biāo)軸產(chǎn)生了位置偏移 3 驅(qū)動(dòng)器 測速發(fā)電機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī)或系統(tǒng)位置測量回路不良 伺服電動(dòng)機(jī)開機(jī)后即自動(dòng)旋轉(zhuǎn) 1 三相輸入電壓低 高速時(shí)出力不足2 伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩電流限制值設(shè)定不當(dāng) 偏低 3 伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場位置檢測編碼器安裝位置錯(cuò)誤或不良4 電動(dòng)機(jī)永磁體轉(zhuǎn)子退磁 高溫和電機(jī)定子大電流均可造成轉(zhuǎn)子退磁 判斷轉(zhuǎn)子退磁的方法有 在伺服電機(jī)不通電的情況下 用手或其他設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸快速旋轉(zhuǎn) 測試電機(jī)定子U V W間的電壓 若電壓低而且電機(jī)發(fā)熱較厲害 則說轉(zhuǎn)子已退磁 送電機(jī)生產(chǎn)廠家充磁或更換電機(jī) 伺服電機(jī)出力不足 1 沒有配重或平衡裝置 配重或平衡裝置失效或工作不可靠2 上電時(shí)升降軸電機(jī)抱閘打開太早 檢查PLC程序 確保接通升降電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器的伺服使能有效后 電機(jī)軸上有力時(shí) 才能打開閘3 斷電時(shí) 抱閘關(guān)閉太慢或伺服電機(jī)在閘還未抱住時(shí)就失電無力 啟動(dòng)時(shí)升降軸的位置變化 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)日常維護(hù) 一 安裝注意事項(xiàng)1 伺服單元應(yīng)置于密封的強(qiáng)電柜內(nèi)2 安裝伺服單元時(shí)應(yīng)考慮到容易維修檢查和拆卸3 電機(jī)的安裝要遵循下列原則 i 安裝面要平 有足夠的剛性 ii 安裝位置盡可能使檢修作業(yè)容易進(jìn)行 iii 出入電機(jī)冷卻風(fēng)口的空氣要充分 安裝位置要盡可能使冷卻部分的檢修清潔工作容易進(jìn)行 iv 電機(jī)應(yīng)安裝在灰塵少 濕度不高場所 環(huán)境溫度應(yīng)在40 以下 v 電機(jī)應(yīng)安裝遠(yuǎn)離切削液和油的位置 二 使用檢查1 伺服系統(tǒng)啟動(dòng)前的檢查i 檢查伺服單元和電動(dòng)機(jī)的信號(hào)線 動(dòng)力線等的連接是否正確 是否松動(dòng)以及絕緣是否良好 ii 強(qiáng)電柜和電機(jī)是否可靠接地 iii 電機(jī)電刷的安裝是否牢靠 電機(jī)安裝螺栓是否完全擰緊 2 使用時(shí)的檢查i 運(yùn)行時(shí)電柜門要關(guān)閉ii 檢查速度指令值與電機(jī)轉(zhuǎn)速是否一致iii 電機(jī)有否發(fā)出異常聲音和異常振動(dòng)iv 軸承溫度是否有急劇上升的不正?，F(xiàn)象v 在電刷上是否有顯著的火花發(fā)生痕跡