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1、进给伺服系统故障的反映形式进给伺服系统故障的反映形式华中数控 孙海亮高级工程师中职国培机械制造与控制专业 机床进给伺服系统的故障按机床提供的报警形式大致可分为三类： 1CRT或操作面板上显示报警内容，它是利用软件 的诊断程序来实现。 2利用进给伺服驱动单元上的硬件如发光二极管 或数码管指示，保险丝熔断等显示报警驱动 单元的故障。 3进给运动不正常，但没有任何报警指示。 对于伺服系统功率电路出现问题较多，任何电路都会存在电阻、电容和电感。这些元素的存在，造成我们伺服内部的功率管在开通和关短的时候产生一些比较大的电磁影响。 进给伺服系统常见故障进给伺服系统常见故障伺服系统常见的故障可以分为三类：
2、1、功率电路(逆变器)类故障 2、硬件类故障 3、软件类故障主电路过压 1、功率电路(逆变器)类故障主电路欠压 过电流短路IPM模块故障制动故障 主电路过压 1)接通控制电源时出现 2)接通主电源时出现 3)电机动运行 过程中出现 电路板故障 电源电压过高。电源电压波形不正常。 外部制动电阻接线断开。 制动晶体管损坏。内部制动电阻损坏。 制动回路容量不够。 加减速时间过小在降速过程中引起过电压负载转动惯量过大主电路欠压 接通主电源时出现 电路板故障。电源保险损坏。软启动电路故障。整流器损坏。 电源电压低。电源容量不够。瞬时掉电。 电机运行过程中出现 临时停电20mS以上。伺服ON信号提前有效过
3、电流 对与伺服系统来说，过电流一般指的电机电流，短时间内，电机电流过大是允许的，但是如果是长时间内的大电流，就会造成逆变器件的发热，如果散热条件比较差的情况下，就会因为发热而产生的热应力对电子电路造成影响。甚至引起逆变器件的炸裂。1U、V、W与地线连接错误，或它们之间存在短路。2伺服驱动器故障 （电流反馈电路、功率晶体管或者电路板故障)。因负载转动惯量大并且高速旋转，制动电路故障。电机线圈烧坏，电机动力线是否绝缘不好。主回路的IGBT或IPM模块烧坏，造成异常电流报警。 此类报警多数都是由于模块短路引起，用万用表二极 管档测对应的轴U、V、W。对十、一的导通压降，如 果为0，则模块烧坏，可先拆
4、开外壳，然后将固定模 块的螺钉拆下，更换模块。检查系统的伺服参数设定是否有误。伺服电机与伺服单元不匹配，或电机代码设定错误。如果与时间有关，当停机一段时间再开，报警消失， 则可能是IPM太热，检查是否负载太大。 产生的原因一般是因为电机电源引起的相间短路，如果出现这种现象，那么系统应该在很短的时间内一般是2MS之内切断电路。常见原因是：电机的动力电缆，制动时制动电路的影响。短路IPM模块故障接通控制电源时出现 电机运行过程中出现 电路板故障 受到干扰 供电电压偏低。伺服驱动器过热。 驱动器U、V、W之间短路 电机绝缘损坏 受到干扰 制动故障 接通控制电源时出现 电机运行过程中出现 电路板故障
5、外部制动电阻接线断开。 制动晶体管损坏。内部制动电阻损坏。 制动回路容量不够 主电路电压过高 受到干扰 2、硬件类故障：A/D转换异常电源异常过热异常编码器断线CPU异常过热异常接通控制电源时出现 电路板故障 电缆断线。电机内部温度继电器损坏 电机运行过程中出现 电机过负载 长期超过额定转矩运行 电机内部温度继电器损坏环境温度过高机械传动不良 电机内部故障 切削力过大丝杆传动扭矩大光滑切削参数电源异常 伺服系统内部电源使用比较复杂，由于硬件原因可能造成电源的浮动，如果浮动的范围过大的情况下，那么系统就会报电源异常的报警。编码器断线编码器电缆过长，造成编码器供电电压偏低。 编码器电缆不良 外部干
6、扰 编码器接线错误 编码器损坏 CPU异常A/D转换异常3、软件类故障超速偏差过大过载超速电机运行过程中接通控制电源时电机刚启动时控制电路板故障。编码器故障 负载惯量过大 编码器零点错误 电机、引线接错。编码器电缆引线接错。 输入指令脉冲频率过高 加减时间常数太小，使速度超调量过大 输入电子齿轮比太大 编码器故障 编码器电缆不良 伺服系统不稳定，引起超调 偏差过大接通控制电源时输入指令脉冲 电机运行过程中电路板故障 受到干扰 电机U、V、W引线接错 编码器电缆引线接错 编码器故障 设定位置超差检测范围大小 位置比例增益太小 转矩不足 指令脉冲频率太高 切削力过大、加工力过大、进给过快，降低进给
7、 速度及减少加深。 进给丝杆传动扭矩大超过设计要求），传动皮 带过紧，丝杆，螺母座未安装好或螺母座端面与 丝杆中心线不正。调整皮带、丝杆、螺母座。a丝杠、螺母研损，换新丝杠。b丝杠轴承研损，换轴承。c传动导轨面研损，修机床导轨面。d压板面或镶条研损，修压板镶条。过载 丝杆与导轨平行差，调查丝杠位置。 导轨面平面度差；压板面与导轨面平行差；两导向导轨面平行差，调查、修缮。 丝杠轴承锁紧螺母、螺纹与端面超差，修锁紧螺母端面。 压板、镶条的接触为中间硬，造成导向不好，运动中磨损造成。 丝杠导轨缺少润滑3、其它常见故障风扇报警串行编码器通信错误报警电池低电压报警工作过程中，振动或爬行 运动失控飞车）
8、机床定位精度或加工精度差 窜动 风扇过热，或风扇太脏，或损坏。1观察风扇是否有风，如果没风或不转， 拆下观察扇叶是否有较多油污，用汽油 或酒精清洗后再装上，如果还不行，更 换风扇。2拆下控制板，用万用表测量有风扇插座 的线路是否有断线。风扇报警单元检测到电机编码器断线或通信不良。1检查电机的编码器反馈线与放大器的连接 是否正确，是否牢固。2如果反馈线正常，更换伺服电机或编码器。3如果是偶尔出现，可能是干扰引起，检查 电动机反馈线的屏蔽线是否完好。串行编码器通信错误报警 绝对编码器电池电压太低，需更换。检 查伺服放大器上的电池是否电压不够，更 换电池。电池低电压报警1传动环节间隙过大；2电动机负
9、载过大；3伺服电动机或速度位置检测部件不良；4外部干扰、接地、屏蔽不良等等。5驱动器的设定和调整不当。 工作过程中，振动或爬行 系统未给伺服单元指令，而电机自行行走。是由于正反馈或无速度反馈信号引起的，所以应检查伺服输出，速度反馈等回路。1直流伺服系统、检查三相输入电压是否缺相，或保险是否有一相烧断。、查外部接线是否正常，包括：三相输入相序U、V、W是否正确，输出到电机的十、一端子是否接反，插头是否松动。、查电机速度反馈是否正常，是否接反是否断线是否无反馈。运动失控飞车） 、交换控制电路板，如果故障随控制板转移则是电路板故障。、系统的速度检测和转换回路故障2交流伺服系统、伺服电机U、V、W相序
10、接错；、速度反馈信号断线或接成正反馈；、位置反馈信号断线或接成正反馈 机床定位精度或加工精度差可分为定位超调、单脉冲进给精度差、定位点精度不好、圆弧插补加工的圆度差等情况。 1加/减速时间设定过小 。 2电动机与机床的连接部分刚性差或连接 不牢固。 3机械传动系统存在爬行或松动。 4伺服系统的增益不足。 机床定位精度或加工精度差 5位置检测器件编码器、光栅不良。6速度控制单元控制板不良。7机床反向间隙大、定位精度差。 8位置环增益设定不当。9各插补轴的检测增益设定不良。10感应同步器或旋转变压器的接口板调整不良。11丝杠间隙或传动系统间隙过大。 1测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号干
11、扰等。 2速度控制信号不稳定或受到干扰。 3接线端子接触不良，如螺钉松动等。当窜动发生在由正向运动向反向运动的瞬间，一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。 窜动 1进给传动链的润滑状态不良。 2伺服系统增益设置过低。 3外加负载过大。 4连轴器有裂纹或松动。爬行 往往是CNC中与伺服驱动有关的参数设定、调整不当引起的。 1) 位置反馈电缆未接好。 2) 位置检测编码器工作不正常。 3) 特性参数调得太硬，检查伺服单元有关增益 调节的参数，仔细调整参数可以适当减小 速度环比例增益和速度环积分时间常数）。伺服电机静止时抖动或尖叫高频振荡） 1位置反馈的极性错误。 2由于外力使坐标轴
12、产生了位置偏移。 3驱动器、测速发电机、伺服电动机或系 统位置测量回路不良。伺服电动机开机后即自动旋转1三相输入电压低，高速时出力不足2伺服电机输出转矩电流限制值设定不当偏低）3伺服电机的转子磁场位置检测编码器安装位置错 误或不良4电动机永磁体转子退磁， 高温和电机定子大电流均可造成转子退磁，判断转子退磁的方法有：在伺服电机不通电的情况下，用手或其他设备转动电机轴快速旋转，测试电机定子U、V、W间的电压，若电压低而且电机发热较厉害，则说转子已退磁，送电机生产厂家充磁或更换电机。伺服电机出力不足1没有配重或平衡装置；配重或平衡装置失效或工作不可靠2上电时升降轴电机抱闸打开太早，检查PLC程序，确
13、保接通升降电机的驱动器的伺服使能有效后，电机轴上有力时，才能打开闸3断电时，抱闸关闭太慢或伺服电机在闸还未抱住时就失电无力启动时升降轴的位置变化进给伺服驱动系统日常维护（一安装注意事项 1伺服单元应置于密封的强电柜内 2安装伺服单元时应考虑到容易维修检查和拆卸 3电机的安装要遵循下列原则: i安装面要平，有足够的刚性。 ii安装位置尽可能使检修作业容易进行。 iii) 出入电机冷却风口的空气要充分，安装位置要尽 可能使冷却部分的检修清洁工作容易进行。 iv) 电机应安装在灰尘少、湿度不高场所，环境温度 应在40以下。 v) 电机应安装远离切削液和油的位置。（二使用检查 1伺服系统启动前的检查 i检查伺服单元和电动机的信号线、动力线等 的连接是否正确，是否松动以及绝缘是否良好。 ii)强电柜和电机是否可靠接地。 iii)电机电刷的安装是否牢靠，电机安装螺栓是否完 全拧紧。 2使用时的检查 i)运行时电柜门要关闭 ii)检查速度指令值与电机转速是否一致 iii)电机有否发出异常声音和异常振动 iv)轴承温度是否有急剧上升的不正常现象 v)在电刷上是否有显著的火花发生痕迹