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進給伺服系統(tǒng)故障的反映形式,華中數(shù)控孫海亮高級工程師中職國培機械制造與控制專業(yè),對于伺服系統(tǒng)功率電路出現(xiàn)問題較多，任何電路都會存在電阻、電容和電感。這些元素的存在，造成我們伺服內(nèi)部的功率管在開通和關(guān)短的時候產(chǎn)生一些比較大的電磁影響。,進給伺服系統(tǒng)常見故障,伺服系統(tǒng)常見的故障可以分為三類：1、功率電路(逆變器)類故障2、硬件類故障3、軟件類故障,主電路過壓,1、功率電路(逆變器)類故障,主電路欠壓,過電流,短路,IPM模塊故障,制動故障,主電路過壓,1)接通控制電源時出現(xiàn),2)接通主電源時出現(xiàn),3)電機動運行過程中出現(xiàn),電路板故障,電源電壓過高。電源電壓波形不正常。,外部制動電阻接線斷開。,制動晶體管損壞。內(nèi)部制動電阻損壞。,制動回路容量不夠。,加減速時間過小在降速過程中引起過電壓,負載轉(zhuǎn)動慣量過大,,,主電路欠壓,接通主電源時出現(xiàn),電路板故障。電源保險損壞。軟啟動電路故障。整流器損壞。,電源電壓低。,電源容量不夠。瞬時掉電。,電機運行過程中出現(xiàn),臨時停電20mS以上。,伺服ON信號提前有效,,,過電流,對與伺服系統(tǒng)來說，過電流一般指的電機電流，短時間內(nèi)，電機電流過大是允許的，但是如果是長時間內(nèi)的大電流，就會造成逆變器件的發(fā)熱，如果散熱條件比較差的情況下，就會因為發(fā)熱而產(chǎn)生的熱應(yīng)力對電子電路造成影響。甚至引起逆變器件的炸裂。,1）U、V、W與地線連接錯誤，或它們之間存在短路。2）伺服驅(qū)動器故障（電流反饋電路、功率晶體管或者電路板故障)。３）因負載轉(zhuǎn)動慣量大并且高速旋轉(zhuǎn)，制動電路故障。４）電機線圈燒壞，電機動力線是否絕緣不好。,５）主回路的IGBT或IPM模塊燒壞，造成異常電流報警。此類報警多數(shù)都是由于模塊短路引起，用萬用表二極管檔測對應(yīng)的軸U、V、W。對十、一的導(dǎo)通壓降，如果為0，則模塊燒壞，可先拆開外殼，然后將固定模塊的螺釘拆下，更換模塊。６）檢查系統(tǒng)的伺服參數(shù)設(shè)定是否有誤。７）伺服電機與伺服單元不匹配，或電機代碼設(shè)定錯誤。８）如果與時間有關(guān)，當停機一段時間再開，報警消失，則可能是IPM太熱，檢查是否負載太大。,產(chǎn)生的原因一般是因為電機電源引起的相間短路，如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象，那么系統(tǒng)應(yīng)該在很短的時間內(nèi)（一般是2MS之內(nèi)）切斷電路。常見原因是：電機的動力電纜，制動時制動電路的影響。,短路,IPM模塊故障,接通控制電源時出現(xiàn),電機運行過程中出現(xiàn),電路板故障,受到干擾,供電電壓偏低。伺服驅(qū)動器過熱。,驅(qū)動器U、V、W之間短路,電機絕緣損壞,,,受到干擾,制動故障,接通控制電源時出現(xiàn),電機運行過程中出現(xiàn),電路板故障,外部制動電阻接線斷開。,制動晶體管損壞。內(nèi)部制動電阻損壞。,制動回路容量不夠,主電路電壓過高,受到干擾,,,2、硬件類故障：,A/D轉(zhuǎn)換異常,電源異常,過熱異常,編碼器斷線,CPU異常,過熱異常,接通控制電源時出現(xiàn),電路板故障,電纜斷線。電機內(nèi)部溫度繼電器損壞,電機運行過程中出現(xiàn),,,電機過負載,長期超過額定轉(zhuǎn)矩運行,電機內(nèi)部溫度繼電器損壞,環(huán)境溫度過高,機械傳動不良,電機內(nèi)部故障,,切削力過大絲桿傳動扭矩大潤滑切削參數(shù),電源異常,伺服系統(tǒng)內(nèi)部電源使用比較復(fù)雜，由于硬件原因可能造成電源的浮動，如果浮動的范圍過大的情況下，那么系統(tǒng)就會報電源異常的報警。,編碼器斷線,編碼器電纜過長，造成編碼器供電電壓偏低。,編碼器電纜不良,外部干擾,編碼器接線錯誤,編碼器損壞,CPU異常,A/D轉(zhuǎn)換異常,3、軟件類故障,超速,偏差過大,過載,超速,電機運行過程中,接通控制電源時,電機剛啟動時,控制電路板故障。編碼器故障,負載慣量過大,編碼器零點錯誤,電機Ｕ、Ｖ、Ｗ引線接錯。編碼器電纜引線接錯。,輸入指令脈沖頻率過高,加／減時間常數(shù)太小，使速度超調(diào)量過大,輸入電子齒輪比太大,編碼器故障,編碼器電纜不良,伺服系統(tǒng)不穩(wěn)定，引起超調(diào),,,,偏差過大,接通控制電源時,輸入指令脈沖,電機運行過程中,電路板故障,受到干擾,電機U、V、W引線接錯,編碼器電纜引線接錯,編碼器故障,設(shè)定位置超差檢測范圍大小,位置比例增益太小,轉(zhuǎn)矩不足,指令脈沖頻率太高,,,,①切削力過大、加工力過大、進給過快，降低進給速度及減少加深。②進給絲桿傳動扭矩大（超過設(shè)計要求），傳動皮帶過緊，絲桿，螺母座未安裝好或螺母座端面與絲桿中心線不正。調(diào)整皮帶、絲桿、螺母座。a．絲杠、螺母研損，換新絲杠。b．絲杠軸承研損，換軸承。c．傳動導(dǎo)軌面研損，修機床導(dǎo)軌面。d．壓板面或鑲條研損，修壓板鑲條。,過載,③絲桿與導(dǎo)軌平行差，調(diào)查絲杠位置。④導(dǎo)軌面平面度差；壓板面與導(dǎo)軌面平行差；兩導(dǎo)向?qū)к壝嫫叫胁?，調(diào)查、修理。⑤絲杠軸承鎖緊螺母、螺紋與端面超差，修鎖緊螺母端面。⑥壓板、鑲條的接觸為中間硬，造成導(dǎo)向不好，運動中磨損造成。⑦絲杠導(dǎo)軌缺少潤滑,3、其它常見故障,風扇報警,串行編碼器通信錯誤報警,電池低電壓報警,工作過程中，振動或爬行,運動失控（飛車）,機床定位精度或加工精度差,竄動,風扇過熱，或風扇太臟，或損壞。1）觀察風扇是否有風，如果沒風或不轉(zhuǎn)，拆下觀察扇葉是否有較多油污，用汽油或酒精清洗后再裝上，如果還不行，更換風扇。2）拆下控制板，用萬用表測量有風扇插座的線路是否有斷線。,風扇報警,單元檢測到電機編碼器斷線或通信不良。1）檢查電機的編碼器反饋線與放大器的連接是否正確，是否牢固。2）如果反饋線正常，更換伺服電機或編碼器。3）如果是偶爾出現(xiàn)，可能是干擾引起，檢查電動機反饋線的屏蔽線是否完好。,串行編碼器通信錯誤報警,絕對編碼器電池電壓太低，需更換。檢查伺服放大器上的電池是否電壓不夠，更換電池。,電池低電壓報警,1）傳動環(huán)節(jié)間隙過大；2）電動機負載過大；3）伺服電動機或速度位置檢測部件不良；4）外部干擾、接地、屏蔽不良等等。5）驅(qū)動器的設(shè)定和調(diào)整不當。,工作過程中，振動或爬行,系統(tǒng)未給伺服單元指令，而電機自行行走。是由于正反饋或無速度反饋信號引起的，所以應(yīng)檢查伺服輸出，速度反饋等回路。1）直流伺服系統(tǒng)ａ、檢查三相輸入電壓是否缺相，或保險是否有一相燒斷。ｂ、查外部接線是否正常，包括：三相輸入相序U、V、W是否正確，輸出到電機的十、一端子是否接反，插頭是否松動。ｃ、查電機速度反饋是否正常，是否接反是否斷線是否無反饋。,運動失控（飛車）,ｄ、交換控制電路板，如果故障隨控制板轉(zhuǎn)移則是電路板故障。ｅ、系統(tǒng)的速度檢測和轉(zhuǎn)換回路故障2）交流伺服系統(tǒng)ａ、伺服電機U、V、W相序接錯；ｂ、速度反饋信號斷線或接成正反饋；ｃ、位置反饋信號斷線或接成正反饋,機床定位精度或加工精度差可分為定位超調(diào)、單脈沖進給精度差、定位點精度不好、圓弧插補加工的圓度差等情況。1）加/減速時間設(shè)定過小。2）電動機與機床的連接部分剛性差或連接不牢固。3）機械傳動系統(tǒng)存在爬行或松動。4）伺服系統(tǒng)的增益不足。,機床定位精度或加工精度差,5）位置檢測器件（編碼器、光柵）不良。6）速度控制單元控制板不良。7）機床反向間隙大、定位精度差。8）位置環(huán)增益設(shè)定不當。9）各插補軸的檢測增益設(shè)定不良。10）感應(yīng)同步器或旋轉(zhuǎn)變壓器的接口板調(diào)整不良。11）絲杠間隙或傳動系統(tǒng)間隙過大。,1）測速信號不穩(wěn)定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等。2）速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾。3）接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當竄動發(fā)生在由正向運動向反向運動的瞬間，一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。,竄動,1）進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良。2）伺服系統(tǒng)增益設(shè)置過低。3）外加負載過大。4）連軸器有裂紋或松動。,爬行,往往是CNC中與伺服驅(qū)動有關(guān)的參數(shù)設(shè)定、調(diào)整不當引起的。1)位置反饋電纜未接好。2)位置檢測編碼器工作不正常。3)特性參數(shù)調(diào)得太硬，檢查伺服單元有關(guān)增益調(diào)節(jié)的參數(shù)，仔細調(diào)整參數(shù)（可以適當減小速度環(huán)比例增益和速度環(huán)積分時間常數(shù)）。,伺服電機靜止時抖動或尖叫（高頻振蕩）,1）位置反饋的極性錯誤。2）由于外力使坐標軸產(chǎn)生了位置偏移。3）驅(qū)動器、測速發(fā)電機、伺服電動機或系統(tǒng)位置測量回路不良。,伺服電動機開機后即自動旋轉(zhuǎn),1）三相輸入電壓低，高速時出力不足2）伺服電機輸出轉(zhuǎn)矩電流限制值設(shè)定不當（偏低）3）伺服電機的轉(zhuǎn)子磁場位置檢測編碼器安裝位置錯誤或不良4）電動機永磁體轉(zhuǎn)子退磁，高溫和電機定子大電流均可造成轉(zhuǎn)子退磁，判斷轉(zhuǎn)子退磁的方法有：在伺服電機不通電的情況下，用手或其他設(shè)備轉(zhuǎn)動電機軸快速旋轉(zhuǎn)，測試電機定子U、V、W間的電壓，若電壓低而且電機發(fā)熱較厲害，則說轉(zhuǎn)子已退磁，送電機生產(chǎn)廠家充磁或更換電機。,伺服電機出力不足,1）沒有配重或平衡裝置；配重或平衡裝置失效或工作不可靠2）上電時升降軸電機抱閘打開太早，檢查PLC程序，確保接通升降電機的驅(qū)動器的伺服使能有效后，電機軸上有力時，才能打開閘3）斷電時，抱閘關(guān)閉太慢或伺服電機在閘還未抱住時就失電無力,啟動時升降軸的位置變化,進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)日常維護,（一）安裝注意事項1）伺服單元應(yīng)置于密封的強電柜內(nèi)2）安裝伺服單元時應(yīng)考慮到容易維修檢查和拆卸3）電機的安裝要遵循下列原則:i）安裝面要平，有足夠的剛性。ii）安裝位置盡可能使檢修作業(yè)容易進行。iii)出入電機冷卻風口的空氣要充分，安裝位置要盡可能使冷卻部分的檢修清潔工作容易進行。iv)電機應(yīng)安裝在灰塵少、濕度不高場所，環(huán)境溫度應(yīng)在40℃以下。v)電機應(yīng)安裝遠離切削液和油的位置。,（二）使用檢查1）伺服系統(tǒng)啟動前的檢查i）檢查伺服單元和電動機的信號線、動力線等的連接是否正確，是否松動以及絕緣是否良好。ii)強電柜和電機是否可靠接地。iii)電機電刷的安裝是否牢靠，電機安裝螺栓是否完全擰緊。,2）使用時的檢查i)運行時電柜門要關(guān)閉ii)檢查速度指令值與電機轉(zhuǎn)速是否一致iii)電機有否發(fā)出異常聲音和異常振動iv)軸承溫度是否有急劇上升的不正常現(xiàn)象v)在電刷上是否有顯著的火花發(fā)生痕跡,,,,,,,,,,,,,,,,