機電一體化設(shè)備故障特點及檢修

譚志宏

（廣東鷹視能效科技有限公司）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機電一體化技術(shù)結(jié)構(gòu)也逐漸完善，在技術(shù)結(jié)構(gòu)控制和故障診斷技術(shù)運用方面取得了十分明顯的優(yōu)勢。由于機電一體化和一般機械設(shè)備不同，所以機電一體化設(shè)備的故障特點也有著不同性。利用故障診斷技術(shù)可以對設(shè)備故障展開集中的清查，進(jìn)而降低安全事故的發(fā)生，某一程度上避免安全隱患。

2 機電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)

2.1 機電一體化設(shè)備的故障特點

機電一體化設(shè)備使用的零部件數(shù)量非常多，而且技術(shù)含量也相對較高，統(tǒng)計顯示，機電一體化設(shè)備發(fā)生故障的概率是通常機械設(shè)備的八倍。面對故障如此高發(fā)且復(fù)雜的設(shè)備，僅僅靠人工檢查分析是不夠的，所以需要探索一種專門的故障診斷技術(shù)，機電一體化設(shè)備的技術(shù)組成主要如圖1所示。

圖1 機電一體化設(shè)備的技術(shù)組成

機電一體化設(shè)備的故障特點有下面幾點：

（1）自診斷功能較弱，只可以診斷出一些比較簡單的故障；

（2）機械零件很多，比較容易磨損；

（3）有關(guān)經(jīng)驗技術(shù)人員愈來愈少；

（4）報警體現(xiàn)不明確，有些故障顯示報警，有些故障沒有顯示報警。

2.2 機電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)

故障診斷技術(shù)其實就是一種檢測技術(shù)，即查看系統(tǒng)的運行狀態(tài)并對異常情況進(jìn)行判斷，按照診斷為系統(tǒng)故障的恢復(fù)提供根據(jù)。對設(shè)備展開故障診斷重點有三個目的：①為了體現(xiàn)設(shè)備的最大效益；②為了保證設(shè)備的正?？煽窟\行；③為了可以及時診斷出將要發(fā)生或已發(fā)生的故障，從而降低維修時間，提升維修質(zhì)量。故障診斷重點有四個任務(wù)：①故障檢測，就是對使用中的系統(tǒng)或設(shè)備定期的傳送檢測信號，根據(jù)分析接收到的響應(yīng)數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)或設(shè)備有沒有發(fā)生故障。②故障類型判斷，就是在檢出故障之后，分析故障原因并且判斷出系統(tǒng)故障是哪一類型。③故障定位，就是在前兩個任務(wù)的前提下，細(xì)化故障類別，判斷出故障發(fā)生的具體原因和部位。④故障恢復(fù)，就是依據(jù)第三個任務(wù)，進(jìn)行不同的措施，對系統(tǒng)故障實行恢復(fù)。故障診斷通常是根據(jù)檢測設(shè)備的信號來判斷設(shè)備的運行情況。設(shè)備診斷過程如圖2所示。

圖2 設(shè)備診斷過程

由圖2能夠看出，在對設(shè)備的故障展開診斷的時候，首先需要對診斷對象的原始特征信號展開測試，以取得診斷信號；然后從這些診斷信號之中獲得征兆，就是從信號中分離出可以體現(xiàn)特征故障位置和種類的信號；之后再按照模式識別理論處理征兆，展開狀態(tài)識別。倘若是無故障狀態(tài)，則可以采用時序模型、濾波等方法展開深入分析，預(yù)測即將發(fā)生的故障；倘若狀態(tài)是某一種故障，則可以運用信號分析、模式識別等方法分析故障的產(chǎn)生原因、位置及其類型，然后在這一基礎(chǔ)上制定對策，以實現(xiàn)診斷目的，保證設(shè)備的正常運行。

故障診斷主要有以下兩種測試方式：①故障測試，主要在故障發(fā)生之前，這個時候診斷對象處在運行狀態(tài)，根據(jù)預(yù)測并及時發(fā)現(xiàn)故障的原因而對診斷對象展開的在線測試；②診斷測試，主要是在故障發(fā)生之后，這個時候診斷對象處在非運行狀態(tài)，根據(jù)確定故障位置和種類而對診斷對象展開的試驗性測試。

3 機電一體化設(shè)備故障檢測原則

因為機電一體化設(shè)備具備的獨特特點，因此我們對設(shè)備故障的分析應(yīng)該要轉(zhuǎn)變思維方式。應(yīng)當(dāng)要對機電一體化設(shè)備作透徹的了解分析，了解各個功能模塊框圖，依據(jù)每個構(gòu)成部分的功能、工作環(huán)境和組合形式，分析故障影響程度和可能的形式，必要的時候可以作故障樹分析，按照故障發(fā)生的現(xiàn)象，層層分析，把故障形式的邏輯關(guān)系以及可靠性相關(guān)的因素找出，了解產(chǎn)生故障的根源和實質(zhì)。機電一體化設(shè)備的故障分析診斷法主要有故障樹分析法、聲檢測診斷法、溫度檢測診斷法、白診斷法（故障指示燈、故障代碼、報警等）、壓力檢測診斷法、振動檢測診斷法、時域模型分析法和噪金相檢測診斷法等。

在診斷的時候，應(yīng)當(dāng)要注意下面幾點：①先機后電，因為機械結(jié)構(gòu)的直觀性，能夠用肉眼看到顯著故障現(xiàn)象，如變形、卡死、斷裂以及打滑等，因此先從機械部分著手，對機械部分故障進(jìn)行檢查。通常來說，因為機械的工作特點，其是驅(qū)動元件及執(zhí)行元件，更容易出現(xiàn)磨損引起變形而發(fā)生失效的現(xiàn)象；②先外后內(nèi)，由執(zhí)行元件到控制元件最后到驅(qū)動元件依次檢查，把故障源頭找到；③先主干后枝葉，首先分析主要部件，然后分析次要部件，特別重點分析接口部件和結(jié)合部零件。

4 數(shù)控數(shù)字伺服系統(tǒng)故障檢修案例

4.1 故障設(shè)備

美國cs數(shù)控，使用FANUC的數(shù)控系統(tǒng)控制。

4.2 故障現(xiàn)象

設(shè)備隨機性報警停車，顯示屏上顯示信息為401SEVO(VRDY OFF)414 SEVO AARM XDECT ERR 424 ALARM SEVO Z DETECT SEVO ERR 434 ALARM 3軸ERR面板上HC報警燈發(fā)亮報警。

4.3 故障檢查與分析

分析401號報警的問題可能是伺服控制單元上的電磁接觸器斷開，伺服控制單元沒有加上電源，伺服控制板或主控制板的接觸不良。434#；414#；424#報警是z軸的伺服系統(tǒng)應(yīng)該有故障，則z軸的輸入電壓不夠，造成伺服電動機無法運轉(zhuǎn)。而HC報警的故障現(xiàn)象是伺服板上有電流穿過放大器。通過檢測MCC的線圈、浪涌吸收器，連接導(dǎo)線等元件均沒有發(fā)現(xiàn)問題。經(jīng)過進(jìn)一步檢測，才發(fā)現(xiàn)熱保護(hù)動作的問題。

4.4 故障處理

通過調(diào)整MCC熱保護(hù)開關(guān)，使其完全復(fù)位，故障排除。

5 設(shè)備失控故障案例

5.1 故障設(shè)備

德國產(chǎn)PNE 710數(shù)控設(shè)備，使用SINUMERIK 5T控制系統(tǒng)。

5.2 故障現(xiàn)象

加工的過程中，設(shè)備突然出現(xiàn)拖板高速運動，發(fā)生撞卡盤以及刀架的嚴(yán)重問題，由開始的幾個月一次，發(fā)展到每周幾次，出現(xiàn)故障時必須按急停按鈕停止，對安全生產(chǎn)影響很大。

5.3 故障檢查與分析

設(shè)備已經(jīng)過長時間自動運行使用老舊，經(jīng)過分析故障不是出程序和工人操作。經(jīng)過分析，x坐標(biāo)運動指令，是由A板輸出接到機床側(cè)驅(qū)動板的8#5#接線端子，可以測量到這一點的電壓是否正常，便可知道故障所在。但故障是隨機的，測量很困難。對故障的現(xiàn)象進(jìn)行分析，可能機床側(cè)驅(qū)動板接觸不好引起，設(shè)備的局部系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 局部系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

局部系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖可知一塊為ASU板，一塊為CPU，CPU完成驅(qū)動的速度調(diào)節(jié)，信號部分接觸不良可能性最大，是引起接觸不良的關(guān)鍵。數(shù)控柜發(fā)出模擬量移動指令的輸出線，在驅(qū)動板的一側(cè)斷開5#、8#線，用絕緣物體在設(shè)備通電的情況下，敲擊驅(qū)動板的插頭位置，出現(xiàn)了拖板高速移動的現(xiàn)象，查找到問題的根源就在這里。

5.4 故障處理

修整插頭后重新連接，故障問題排除，一直使用到現(xiàn)在沒有出現(xiàn)問題。

6 結(jié)束語

對機電一體化設(shè)備進(jìn)行綜合分析與故障檢修的過程之中，技術(shù)人員要全面利用針對性的檢修方案和有效的檢修技術(shù)，提高實際效果和檢修效率，某一程度上促進(jìn)機電一體化設(shè)備故障診斷的智能化發(fā)展，為機電一體化的可持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

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