PWM速度控制單元的常見(jiàn)故障與維修

發(fā)布日期：2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽：2110

(1)CRT無(wú)報(bào)警顯示的故障維修  FANUC PWM速度控制單元發(fā)生故障時(shí)，通常情況下系統(tǒng)顯示器上可以顯示出報(bào)警號(hào)，維修時(shí)可以根據(jù)報(bào)警提示進(jìn)行。但是，除CRT可以顯示報(bào)警號(hào)的故障外，還有部分故障在CRT上不一定能予以顯示或不能予以指明具體的故障原因，這些故障主要有以下幾類： 

1)機(jī)床失控。

2)移動(dòng)和停止時(shí)機(jī)床振動(dòng)。

3)定位精度和加工精度差。

4)速度控制單元和位置控制單元?jiǎng)幼鞑徽_。

對(duì)于以上故障的產(chǎn)生原因、檢查和處理方法可以歸納如下：

1)機(jī)床失控。機(jī)床失控指的是機(jī)床在開(kāi)機(jī)時(shí)或工作過(guò)程中突然改變速度、改變位置的情況，如：伺服起動(dòng)時(shí)突然沖擊，工作臺(tái)停止時(shí)的突然向某一方向快速運(yùn)動(dòng)，正常加工過(guò)程中的突然加速等等。其故障的原因、檢查和處理方法見(jiàn)表5-2。




當(dāng)圓弧插補(bǔ)出現(xiàn)45°方向上的橢圓時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整伺服進(jìn)給軸的位置增益進(jìn)行調(diào)整。坐標(biāo)軸的位置增益由下式計(jì)算：

式中  V——進(jìn)給速度(mm/min)；

      ess——位置跟隨誤差(0.001mm)

      KV——位置增益(1/S)。

        位置跟隨誤差可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的診斷參數(shù)檢查，診斷參數(shù)號(hào)在不同的系統(tǒng)上有不同的定義，在FANUC 0C上為DGN800~804；對(duì)于其余系統(tǒng)，詳見(jiàn)本書(shū)第2章第2.3.3節(jié)。調(diào)整速度控制單元上的電位器RV4(F/V轉(zhuǎn)換器電壓補(bǔ)償)，可以改變同一進(jìn)給速度下的位置跟隨誤差。調(diào)整RV4，使DGN800~804的值在上式計(jì)算所得的理論值的+10％以內(nèi)，且參與圓弧插補(bǔ)的兩軸的位置跟隨誤差的差值必須控制在1％以內(nèi)。

(2)速度控制單元上的指示燈報(bào)警  在FANUCPWM速度控制單元的控制板上，右下部有7個(gè)報(bào)警指示燈，它們分別是BRK、HVAL、HCAL、OVC、LVAL、TGLS以及DCAL；

1)BRK報(bào)警。BRK為主回路熔斷器跳閘指示，當(dāng)指示燈亮?xí)r代表速度控制單元的主回路熔斷器(參見(jiàn)圖5-12)NFBl、NFB2跳閘，故障原因主要有以下幾種：

①主回路受到瞬時(shí)電壓沖擊或干擾。這時(shí)，可以通過(guò)重新合上熔斷器NFBl、NFB2，再進(jìn)行開(kāi)機(jī)試驗(yàn)，若故障不再出現(xiàn)，可以繼續(xù)工作：否則，根據(jù)下面的步驟，進(jìn)行檢查。

②速度控制單元主回路的三相整流橋DS(Diode module)的整流二極管有損壞(可以參照?qǐng)D5-12主回路原理圖，用萬(wàn)用表檢測(cè))。

③速度控制單元交流主回路的浪涌吸收器ZNR(Surge absorber)有短路現(xiàn)象(可以參照?qǐng)D5-12主回路原理圖，用萬(wàn)用表檢測(cè))。

④速度控制單元直流母線上的濾波電容器C1~C3有短路現(xiàn)象(可以參照?qǐng)D5-12主回路原理圖，用萬(wàn)用表檢測(cè))。

⑤速度控制單元逆變晶體管模塊TMl~TM4有短路現(xiàn)象(可以參照?qǐng)D5-12主回路原理圖，用萬(wàn)用表檢測(cè))。
⑥速度控制單元不良。

⑦熔斷器NBFl、NBF2不良。
圖5-12為FANUC DCl0M、20M、30M直流伺服主回路原理圖，其余型號(hào)的原理與此相似。

2)HVAL報(bào)警。HVAL為速度控制單元過(guò)電壓報(bào)警，當(dāng)指示燈亮?xí)r代表輸入交流電壓過(guò)高或直流母線過(guò)電壓。故障可能的原因如下：      

①輸入交流電壓過(guò)高。應(yīng)檢查伺服變壓器的輸入、輸出電壓，必要時(shí)調(diào)節(jié)變壓器變比，使輸入電壓在相應(yīng)的允許范圍。

②直流母線的直流電壓過(guò)高。應(yīng)檢查直流母線上的斬波管Q1、制動(dòng)電阻DCR以及外部制動(dòng)電阻是否損壞。

③加減速時(shí)間設(shè)定不合理。若故障在加減速時(shí)發(fā)生，應(yīng)檢查系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)中的加減速時(shí)間設(shè)定是否合理。

④機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載過(guò)重。應(yīng)檢查機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載、慣量是否太高：機(jī)械摩擦阻力是否正常。

3)HCAL報(bào)警。HCAL為速度控制單元過(guò)電流報(bào)警，指示燈亮表示速度控制單元存在過(guò)電流�？赡艿脑蛉缦拢�

①主回路逆變晶體管TMI~TM4模塊不良。

②電動(dòng)機(jī)不良，如：電樞線間短路或電樞對(duì)地短路。

③逆變晶體管的直流輸出端存在短路或?qū)Φ囟搪贰?/div>
④速度控制單元不良。 

        為了判別過(guò)電流原因，維修時(shí)可以先取下伺服電動(dòng)機(jī)的電源線，將速度控制單元的設(shè)定端子S23短接，取消TGLS報(bào)警，然后開(kāi)機(jī)試驗(yàn)。若故障消失，則證明過(guò)電流是由于外部原因(電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)電源線的連接)引起的，應(yīng)重點(diǎn)檢查電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)電源線。若故障保持，則證明過(guò)電流故障在速度控制單元內(nèi)部，應(yīng)重點(diǎn)檢查逆變晶體管TMI~TM4模塊。   

4)OVC報(bào)警。OVC為速度控制單元過(guò)載報(bào)警，指示燈亮表示速度控制單元發(fā)生了過(guò)載。其可能的原因與SCR速度控制單元相同，參見(jiàn)前述。

5)LVAL報(bào)警。LVAL為速度控制單元電壓過(guò)低報(bào)警，指示燈亮表示速度控制單元的各種控制電壓過(guò)低。其可能的原因如下： 

①速度控制單元的輔助控制電壓輸入ACl8V過(guò)低或無(wú)輸入。

②速度控制單元的輔助電源控制回路故障。

③速度控制單元的保險(xiǎn)電阻熔斷。

④瞬間電壓下降或電路干擾引起的偶然故障。

⑤速度控制單元不良。 

6)TGLS報(bào)警。TGLS為速度控制單元測(cè)速發(fā)電機(jī)斷線報(bào)警，指示燈亮表示速度控制單元發(fā)生了測(cè)速發(fā)電機(jī)斷線，其可能的原因與SCR速度控制單元相同，參見(jiàn)前述。

7)DCAL報(bào)警。DCAL為直流母線過(guò)電壓報(bào)警，與其相關(guān)的原因主要是直流母線的斬波管Q1、制動(dòng)電阻DCR以及外部制動(dòng)電阻不良。 

維修時(shí)應(yīng)注意：如果在電源接通的瞬間就發(fā)生DCAL報(bào)警，這時(shí)不可以頻繁進(jìn)行電源的通、斷，否則易引起制動(dòng)電阻的損壞。


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8)VRDY不亮。VRDY為速度控制單元準(zhǔn)備好指示燈，如果該燈不亮，則表示速度控制單元未準(zhǔn)備好；CNC在未接收“VRDY信號(hào)”時(shí)，不能正常工作。VRDY燈不亮的原因主要有：


①速度控制單元有報(bào)警，即：其余報(bào)警燈有亮。

②速度控制單元輔助控制電壓不正常，參見(jiàn)LVAL報(bào)警原因。

⑧速度控制單元ACl00V輸入電壓不正確。

④速度控制單元的主接觸器MCC故障。

⑤速度控制單元與主板間的連接不良。

⑥系統(tǒng)未準(zhǔn)備好。系統(tǒng)的“急停”信號(hào)生效，系統(tǒng)處于急停狀態(tài)。 

9)VRDY開(kāi)機(jī)時(shí)就亮。在正常情況下，當(dāng)接通系統(tǒng)電源，首先CNC向速度控制單元發(fā)出“位置環(huán)準(zhǔn)備好”信號(hào)，速度控制單元上的PRDY燈亮。這時(shí)若速度控制單元正常，主接觸器MCC合上，速度控制單元向CNC發(fā)出“速度控制單元準(zhǔn)備好” 信號(hào)，同時(shí)VRDY燈亮。若數(shù)控系統(tǒng)一通電，速度控制單元的VRDY燈立即就亮，則表明速度控制單元?jiǎng)幼鞑徽�，其可能的原因有�?/div>
①當(dāng)系統(tǒng)“急停”按鈕斷開(kāi)時(shí)，若速度控制單元的PRDY指示燈亮，則表明系統(tǒng)“PRDY”信號(hào)故障，原因是主板不良或PRDY信號(hào)連接錯(cuò)誤。

②當(dāng)系統(tǒng)“急停” 按鈕斷開(kāi)時(shí)，若速度控制單元的PRDY指示燈不亮，表明系統(tǒng)“PRDY”信號(hào)正常，故障在速度控制單元的VRDY信號(hào)上，這時(shí)可以進(jìn)行下一步檢查。

③取下速度控制單元的CN2插頭，接通電源，若故障不變，則表明速度控制單元不良。

④取下速度控制單元的CN2插頭，接通電源，若故障消失，則表明其原因是速度控制單元與主板間的VRDY信號(hào)連接不正確、主板不良、速度控制單元不良或MCC接觸器觸點(diǎn)不良。 

(3)系統(tǒng)CRT上有報(bào)警的故障  由于FANUC直流伺服驅(qū)動(dòng)一般與FANUC 3、5、7、6等系列數(shù)控系統(tǒng)配套使用，其中維修過(guò)程中遇到最多的為FANUC 6。當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)器故障時(shí)，CNC上亦將顯示相應(yīng)的報(bào)警號(hào)，這些報(bào)警在FS6上為400-500號(hào)報(bào)警。常見(jiàn)的報(bào)警號(hào)及含義如下：

1)過(guò)載報(bào)警(ALM400、402)。FANUC 6 ALMM400報(bào)警的含義是“基本軸驅(qū)動(dòng)器(X、Y、Z軸)過(guò)載”，ALM402報(bào)警的含義是“附加軸(第4、5軸)驅(qū)動(dòng)器過(guò)載”。

CRT顯示的過(guò)載報(bào)警有以下原因：
①速度控制單元上熱繼電器動(dòng)作。其原因可能是熱繼電器的設(shè)定值不正確、切削條件不合適或摩擦阻力太大。

②伺服變壓器過(guò)熱。可以通過(guò)測(cè)量伺服變壓器的接點(diǎn)51和52的電阻值來(lái)確認(rèn)。正常值應(yīng)小于或等于10Ω；如電阻值大于100kΩ，則說(shuō)明伺服變壓器過(guò)熱。這時(shí)，變壓器表面溫度應(yīng)達(dá)到80~90℃，應(yīng)進(jìn)一步檢查電動(dòng)機(jī)電流，確認(rèn)切削條件。如表面溫度小于60℃，則說(shuō)明伺服變壓器未過(guò)熱，而是熱敏電阻不良，應(yīng)更換熱敏電阻。

③再生放電單元過(guò)熱�？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量速度控制單元上的T3端的3和4號(hào)線間的電阻確認(rèn)。正常時(shí)其值應(yīng)小于10Ω；如電阻值大于100kΩ，則說(shuō)明再生放電單元過(guò)熱。這時(shí)，再生放電單元的表面金屬板的溫度應(yīng)達(dá)到80~90℃，可能是電動(dòng)機(jī)的起/制動(dòng)或加/減速太頻繁引起的故障。如金屬底板表面的溫度只有50~60℃，則說(shuō)明再生放電單元未過(guò)熱，而是熱敏電阻不良，應(yīng)更換熟敏電阻。

2)速度控制單元的VRDY斷開(kāi)報(bào)警(ALM401、403)。參見(jiàn)速度控制單元硬件報(bào)警“VRDY燈不亮”的故障說(shuō)明。

3)速度控制單元的VRDY錯(cuò)誤接通報(bào)警(ALM404)。參見(jiàn)速度控制單元硬件報(bào)警“VRDY燈開(kāi)機(jī)就亮”的故障說(shuō)明。

        除以上報(bào)警顯示外，通過(guò)CNC的診斷參數(shù)DGN707、709、713、714、715、719等，還可以對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的故障信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步維修顯示，詳見(jiàn)本章第5.2.3節(jié)。


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