FANUC主轴驱动系统的通用故障分析作者胡年

FANUC主轴驱动系统的通用故障分析一．FANUC主轴驱动系统的简单分类序号名称维修品的特点简介所配系统型号1直流可控硅主轴伺服单元型号特征为A06B-6041-HXXX主回路有12个可控硅组成正反两组可逆整流回路，200V三相交流电输入，六路可控硅全波整流，接触器，三只保险。电流检测器，控制电路板（板号为：A20B-0008-0371~0377）的作用是接受系统的速度指令（0-10V模拟电压）和正反转指令，和电机的速度反馈信号，给主回路提供12路触发脉冲。报警指示有四个红色二极管显示各自的意义。配早期系统，如：3，6，5，7，330C，200C，2000C等。2交流模拟主轴伺服单元型号特征为A06B-6044-HXXX，主回路有整流桥将三相185V交流电变成300V直流，再由六路大功率晶体管的导通和截止宽度来调整输出到交流主轴电机的电压，以达到调节电机的速度的目的。还有两路开关晶体管和三个可控硅组成回馈制动电路，有三个保险、接触器、放电二极管，放电电阻等。控制电路板作用原理与上述基本相同（板号为：A20B-0009-0531~0535或A20B-1000-0070~0071）。报警指示有四个红色二极管分别代表8，4，2，1编码，共组成15个报警号。较早期系统，如：3，6，7，0A等。3交流数字主轴伺服单元型号特征为A06B-6055-HXXX，主回路与交流模拟主轴伺服单元相同，其他结构相似，控制板的作用原理与上述基本相似（板号为A20B-1001-0120），但是所有信号都转换为数字量处理。有五位的数码管显示电机速度，报警号，可进行参数的显示和设定。较早期系统，如：3，6，0A，10/11/12，15E，15A，0E，0B等。4交流S系列数字主轴伺服单元型号特征为A06B-6059-HXXX，主回路该为印刷板结构，其他元件有螺钉固定在印刷板上，这样便于维修，拆卸较为方便，不会造成接线错误。以后的主轴伺服单元都是此结构。原理与交流模拟主轴伺服单元相似，有一个驱动模块和一个放电模块（H001~003没有放电模块，只有放电电阻），控制板与交流数字基本相似（板号为A20B-1003-0010或120B-1003-0100），数码管显示电机速度及报警号，可进行参数的设定，还可以设定检测波形方式等（在后面有详细介绍）。0系列，16/18A，16/18E，15E，10/11/12等。5交流S系列串行主轴伺服单元型号特征为A06B-6059-HXXX，原理同S系列数字主轴伺服单元，主回路与S系列数字主轴伺服单元相同，控制板的接口为光缆串行接口（板号为A20B-1100-XXXX），数码管显示电机速度及报警号，可进行参数的设定，还可以设定检测波形方式和单独运行方式。0系列，16/18A，16/18E，15E，10/11/12等。6交流串行型号特征为A06B-6064-HXXX，与交流S系列串0C，16/18B，15B等主轴伺服单元行主轴伺服单元基本相同。体积有所减小。市场不常见。7交流α系列主轴伺服单元将伺服系统分成三个模块：PSM（电源模块），SPM（主轴模块）和SVM（伺服模块）。必须与PSM一起使用。型号特征为：α系列为A06B-6078-HXXX或A06B-6088-HXXX或A06B-6102-HXXX，αC系列为A06B-6082-HXXX，主回路体积明显减小，将原来的金属框架式改为黄色塑料外壳的封闭式，从外面看不到电路板，维修时需打开外壳，主回路无整流桥，有一个IPM或三个晶体管模块，一个主控板和和一个接口板，或一个插到主控板上的驱动板。电源模块与主轴模块结构基本相同。αC系列主轴单元无电机速度反馈信号。电源模块将200V交流电整流为300V直流电和24V直流给后面的SPM和SVU使用，以及完成回馈制动任务。0C，0D，16/18C，15B，I系列。二．ANUC主轴驱动系统的常见共性故障分析：1．直流可控硅主轴伺服单元序号故障征兆原因分析解决方法1过速或失速报警（LED1红灯点亮）。检测到直流主轴电机的速度太高或检测不到电机速度。1．仔细检查直流主轴电机的测速发电机是否有电压输出。2．检查电机的励磁电压是否正常，停止时是13.8V，电流为2.8A，启动时电压为32V，电流为6.8A。3．检查控制板上+15V是否正常。4．检查接线是否有错误，包括动力线A、H，励磁线J、K。5．控制板设定错误，检查是否有维修人员改过短路棒或电位器的设定。6．控制板故障，更换控制板，或送FANUC修理。2过电流或失磁报警（LED2点亮）电流检测器检测到电机的电流太高或控制板检测到电机没有励磁电流。1．检查是否机械卡住，用手盘主轴，应该非常灵活。2．检查直流主轴电机的线圈电阻是否正常，换向器是否太脏，如果太脏，可用干燥的压缩空气吹干净。3．检查动力线A，H是否连接牢固。4．检查励磁线J，K是否连接牢固。5．检查主回路上的12个可控硅是否有短路的，如果有，更换（注意，一般坏的不止一个，正负之间阻值正常为无穷大）。6．检查控制板上CH21（励磁电压指令）是否有电压（停止时是2.8V，启动时电压为6.8V）如果无，则更换元件IC16。7．检查控制板上CH22（同步脉冲）是否有波形，如果无，更换元件HY21A-OS02/4。8．更换控制板上元件HY7，8，9，A-0S04（管脚11如果无脉冲，则该A-OS04坏）。9．检查控制板上+15V是否正常。10．检查控制板上元件HY10，11，12的12，13，14，15管脚是否有脉冲，如果无，则更换该元件A-OS03。11．检查控制板上元件HY15，16，17，18的管脚9、10，12、13，15、16间是否有脉冲，如果没有脉冲或脉冲幅值不够，则更换相应元件A-TC02，及HY13，14的A-DV05。3过热或过载报警（LED4点亮）1．直流主轴电机热继电器动作。2．伺服单元内部热继电器动作。1．用手抚摩直流主轴电机的表面，是否很热，如果很热，停机，冷却后开机再看有无报警。2．负载太大，查机械负载或切削量是否太大。3．观察是否一开机就有报警，如果是，则查控制板CN2是否没有插好，检查电机的热保护开关是否断开，以及单元的热保护开关TH是否断开。4电机速度达到1160以上就不能再上升了1160为电机的调速方式转换点，速度在0-1160时，励磁电流为6.8A恒定，电机主线圈电压由0V-220V变化，电机速度大于1160，则电机主线圈电压为220V恒定，励磁电流从6.8A减小。1．检查电机励磁电压是否正常（按上述方法）。2．基本上是控制板的励磁回路故障，可更换IC15，IC16，IC17试一下。3．更换控制板。5保险丝熔断主回路有短路或绝缘不良引起，或控制板故障引起主回路电流过大，在减速时由于板上的厚膜电路故障引起相间短路。1．检查直流伺服电机的绝缘或主回路的绝缘，如果绝缘电阻小于1M或更小，则更换相应部件。2．用万用表检查所有主回路12个可控硅是否有短路，更换相应坏的可控硅。3．如果在烧保险的同时有过电流报警，可按上述过电流报警处理方法：8，9，10，11步骤检查。4．用万用表检查输入电压是否太高，不能超过250V。5．更换主控制板。6电机不转系统发出指令后，主轴伺服单元或直流主轴电机不执行，或由于控制板检测到电流偏差值过大，所以等待此偏差值变小。1．观察，给指令后伺服单元出现什么报警，如果是伺服有OVC，则有可能机械卡死。1．如果伺服无任何报警，此时应检查各接线或连接插头是否正常，包括电机动力线、电机励磁线、CN1插头，R，S，T三相输入线、CN2插头以及控制板与单元的连接。如果都正常，则更换控制板检查。1．检查直流主轴电机的碳刷是否正常，是否接触不好，如果不好或磨损严重，更换碳刷。2．检查电机励磁回路或主回路是否有电阻值，如果没有阻值或阻值很大，更换电机。3．检查控制板上的CH6是否有电压，正常在点机禁止时是没有电压的，如果有一接近15V的电压，则电流反馈回路故障，更换主回路的电流检测器和控制板上的IC12。7主轴定向不停止，出现超时报警（机床厂设置的报警）。主轴单元没有接收到编码器信号或磁性传感器信号，或系统没有接收到定向完成信号。1．如果是用编码器方式定向，检查编码器信号（在定向板上有PA，*PA，PB，*PB，SC，*SC），正常为方波，如果异常，检查反馈线或编码器是否有损坏，若有则更换。2．如果信号都为没有变化，但高低电位正常（如果PA高，*PA为低），则检查连接主轴编码器的皮带是否脱落或断开。3．如果是用磁性编码器方式定向，在主轴旋转时，定向板上的绿色指示灯是否交替点亮，如果没有变化，更换磁性传感器。4．如果主轴已经停在准停位，但仍然有报警，则定向板未发出定向完成信号，可能是定向板上的继电器坏了，更换。2．交流模拟主轴驱动单元序号故障征兆原因分析解决方法1过热报警（LED1点亮）交流主轴电机的过热开关断开。1．检查CN1插头是否连接不牢。2．是否主轴电机负载太大，电机太热，等温度降低后再开机看是否还有报警。3．拔下控制板CN2插头，用万用表测量插脚2，3之间的阻值，正常应为短路，如果开路，则是电机或反馈线断线，检查电机的热保护开关或反馈线。4．如果CN1的2，3之间正常，则更换控制板上的HY2，RV05厚膜电路（FANUC有售）。2速度误差过大报警（LED2点亮）主轴电机的实际速度与指令速度的误差值超过允许值，一般是启动时电机没有转动或速度上不去。1．不启动主轴，用手盘主轴使主轴电机快速转动起来，估计电机的实际速度是多少，让另外一人用示波器检测主轴控制板上TSA波形，看是否与实际变化一致，一般情况有100-300mV，如果基本不变，则是电机速度传感器或速度反馈回路故障，用示波器测控制板上的PA，PB端子的波形，正常为直流2.5V，有0.5V的正弦波动，如果不是，拆下主轴电机的速度传感器（在电机后部，拆下风扇和风扇下面的盖，即可看见一块小的印刷板带一个白色的圆形传感头），如果传感头上有磨损，则坏了，更换（FANUC有售，根据电机型号可查到传感器的型号，如：电机型号最后四位为B100，则传感器的型号为A860-0854-V320），注意调整传感器与测速齿轮之间的间隙，应为0.1-0.15之间，可用10元人民币置与其间很灵活，对折后置与其间很紧即可。2．如果PA，PB波形正常，而LED显示速度不正常，再测PSA，PSB，应为方波，如果不是，调整电位器RV18或RV19，直到PSA，PAB变为方波。3．如果速度显示正常，则查电机或动力线是否正常，动力线可用万用表或兆欧表测量出，电机如果有问题，一般会出过电流报警而不会出此报警。4．电机动力线相序是否接错。如果不对，在启动时主轴来回转几下后出此报警。5．查主回路接触器是否吸合，如果没有吸合，则测量接触器的线圈有无200V交流电压，如果无，则控制板有故障，如果有电压，则更换接触器，如果正常吸合，可测量晶体管的+，—两端是否有直流300V，如果没有，则可能是接触器或整流桥有故障。6．检查板上设定是否正确，S1（一般短路），S2（一般短路），S4（如果开路，则ME3或ME5至少有一个有DA转换器，可更换试一下，如果没有，则S4短路）。7．检查控制板上的—15V是否正常，如果异常，检查板上的电源回路。8．用示波器或万用表测量控制板上的IR，IS和IW的值，在静态时应为0，如果有值或有波形，则需要更换板上的隔离放大器ISA1，ISA2（A76L-0300-0035/T）或MH21A，MH21B（1458运放）。9．如果有条件（即车间里有相同的交流10．主轴单元，可互换控制板或整套单元，但必须测量接触器的线圈和晶体管模块不要有短路，否则会将另一控制板烧坏。这样会很快判断出是单元还是控制板还是电机故障。3直流侧保险烧断报警（LED2，LED1点亮）三相200V交流电经整流桥整流到直流300V，经过一个保险后给晶体管模块，控制板检测此保险两端的电压，如果太大，则产生此报警。1．用万用表检查主轴伺服单元的直流保险是否断开，如果是断路，更换后再查后面的大电容和晶体管模块，