廣州數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動故障的分析

仲興國

(沈陽工學(xué)院機械與運載學(xué)院，遼寧撫順 113122)

廣州數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動故障的分析

仲興國

(沈陽工學(xué)院機械與運載學(xué)院，遼寧撫順 113122)

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

伺服驅(qū)動;故障診斷

現(xiàn)代數(shù)控機床以伺服驅(qū)動為主流，包括伺服驅(qū)動器和伺服電動機。伺服系統(tǒng)有半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)之分。和傳統(tǒng)的步進電動機相比，伺服電動機上都裝有測量反饋裝置，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。如果伺服驅(qū)動器或伺服電動機出現(xiàn)故障，都會有相應(yīng)的報警代碼顯示在驅(qū)動器顯示屏上。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)動故障排除的一般原則

一般來說驅(qū)動器若一通電就出現(xiàn)報警，很有可能是驅(qū)動器已經(jīng)燒壞。若在運行過程中或者通電一段時間以后才出現(xiàn)報警，則很有可能是外部問題造成。驅(qū)動器的報警代碼不可能100%準確，但卻為維修人員提供了一個參考依據(jù)和方向，在維修時應(yīng)注重分析，處理的時候應(yīng)該遵循由外到內(nèi)的原則。不論哪種故障，檢修都可以對以下內(nèi)容作詳細分析:系統(tǒng)及驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置是否正確;供電電壓是否正常;線路是否有開路和短路現(xiàn)象;電動機的絕緣度是否良好;驅(qū)動器和電動機本身是否有故障。

2 常見故障的表現(xiàn)形式和排除方法

以廣州數(shù)控GSKDA98A伺服驅(qū)動器和SJT系列伺服電動機為例。

2.1 驅(qū)動器出現(xiàn)1號報警

1號報警含義是超速。如果驅(qū)動器一接通電源就出現(xiàn)該報警，則很可能是驅(qū)動器或電動機損壞，需要更換或維修。如果是電動機運行時才出現(xiàn)，應(yīng)該考慮到:驅(qū)動器和電動機的參數(shù)是否匹配;系統(tǒng)輸出的脈沖指令頻率是否過高;加減速時間常數(shù)是否過小;電子齒輪比設(shè)置是否過大;驅(qū)動器增益參數(shù)不合適引起的超調(diào)等。

2.2 驅(qū)動器出現(xiàn)2號報警

2號報警代表主電路過壓。如果驅(qū)動器一接通電源就出現(xiàn)該報警，可能是驅(qū)動器有故障，需要更換或維修。如果是電動機運行時才出現(xiàn)，應(yīng)該重點考慮:供給驅(qū)動器的電源電壓是否過高;驅(qū)動器內(nèi)部制動電阻或制動晶體管是否損壞等。

2.3 驅(qū)動器出現(xiàn)3號報警

3號報警含義是主電路欠壓。其原因既可能是驅(qū)動器本身硬件損壞，也可能是外部電動機絕緣度低或動力線短路。如果是在機床運行過程中出現(xiàn)的，則可以考慮:供電電壓是否良好;各級電源線的接線頭是否牢固等。

2.4 驅(qū)動器出現(xiàn)4號報警

4號報警的意思是位置超差。對于該種報警，首先應(yīng)想到是機械過緊，可以用手感覺一下傳動件是否過緊或卡住;其次，如果電動機在運行的時候很快地竄動一下，緊接著驅(qū)動器出現(xiàn)4號報警，這種故障通常是由于驅(qū)動器接收電動機編碼器的反饋信號異常造成的。

2.5 驅(qū)動器黑屏，與沒通電時候一樣，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)動器損壞，也有可能是外部線路短路。在處理的時候應(yīng)先把必要的供電電源之外的其他接線全部去掉;如果此時有顯示，則為外部接線有短路，應(yīng)著重檢查電動機接線，如果電動機接線沒問題，但還是出現(xiàn)黑屏，則為驅(qū)動器硬件故障，需要更換或維修。如果驅(qū)動器黑屏是在電動機運行過程中出現(xiàn)，應(yīng)該先檢查供電電壓是否正常，U、V、W的動力線是否有短路，電動機絕緣是否良好。如電動機絕緣損壞，要先維修好電動機，并且要按照相關(guān)規(guī)定要求將機床正確接地。

3 伺服驅(qū)動故障實例

某單位實訓(xùn)中心有二臺配置為廣州數(shù)控系統(tǒng)GSK980TD/DA98A伺服驅(qū)動器的數(shù)控車床，已經(jīng)使用五年以上，期間發(fā)生過幾次伺服驅(qū)動方面的故障，總結(jié)如下:

3.1 故障一

故障現(xiàn)象:機床一通電X軸就發(fā)生3號報警。

分析診斷:測量三相交流220 V輸入電壓均正常，保留驅(qū)動器的供電電源線及其與電動機之間的碼盤線，將驅(qū)動器其他的接線負載全部去掉，通電后驅(qū)動器3號報警消失，證明驅(qū)動器本身完好。接著用兆歐表測量電動機三相電纜的對地電阻，發(fā)現(xiàn)其中兩相已經(jīng)短路，故障是電纜線有處破皮造成的，重新連接包扎好后，重新測量絕緣度均正常。

故障處理:把驅(qū)動器的負載接上試機，運行正常。

3.2 故障二

故障現(xiàn)象:機床運行時偶爾出現(xiàn)撞刀現(xiàn)象。機床在正常工作中，有時刀突然向里面撞，而且撞的時候會左右擺動，有時擺動后驅(qū)動會出現(xiàn)4號報警，有時撞刀后還繼續(xù)走，撞刀位置不固定。

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

首先檢查機械部分，沒有發(fā)現(xiàn)問題，再檢查驅(qū)動器、電動機、線路等。把電動機電源插頭拆下也沒有發(fā)現(xiàn)問題，接著檢查碼盤線，感覺有點松動，一邊移動Z軸一邊抖動碼盤線，突然出現(xiàn)撞刀等問題，進一步確定是碼盤線問題造成以上一系列故障，最后發(fā)現(xiàn)是碼盤插頭和插座的針孔大小不匹配造成有時候接觸不良，在Z軸動作的時候一移動碼盤線，Z軸就來回竄動，造成驅(qū)動器4號報警。

故障處理:更換碼盤線后機床工作一直正常。

3.3 故障三

故障現(xiàn)象:在手動/自動方式，移動Z軸拖板時，X軸絲杠會偶爾移動或振動，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，二是驅(qū)動器或伺服電動機本身有問題。在X軸振動時，查看驅(qū)動器上的位置指令脈沖數(shù)，發(fā)現(xiàn)沒有變化。說明數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號沒有出錯，但是驅(qū)動器的當(dāng)前位置脈沖顯示有變化，就說明電動機或者驅(qū)動器可能有問題，檢查信號線及調(diào)換驅(qū)動器后，故障依舊存在，確定是電動機故障。

故障處理:更換電動機，故障排除。

4 結(jié)束語

數(shù)控機床表現(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)控機床的工作原理及故障判斷的方法和規(guī)律，數(shù)控機床的故障維修就可以得心應(yīng)手。

［1］蔣建強.數(shù)控機床故障診斷與維修［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［M］.2004.

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

［5］宋文學(xué)，黃萬長.FANUC進給伺服控制系統(tǒng)故障診斷與維修［J］.制造技術(shù)與機床，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 (1966—)，男，副教授，研究方向為數(shù)控技術(shù)。E－mail:zhxg2106@163.com。