FANUC伺服系统的故障诊断与维修

1、5.2 FANUC伺服系统的故障诊断与维修伺服系统的故障诊断，虽然由于伺服驱动系统生产厂家的不同，在具体做法上可能有所区别，但其基本检查方法与诊断原理却是一致的。诊断伺服系统的故障，一般可利用状态指示灯诊断法、数控系统报警显示的诊断法、系统诊断信号的检查法、原理分析法等等。FANUC伺服驱动系统与FANUC数控系统一样，是数控机床中使用最广泛的伺服驱动系统之一。从总体上说，FANUC伺服驱动系统可以分为直流驱动与交流驱动两大类。如前所述，直流驱动又有SCR速度控制单元与PWM速度控制单元两种形式；交流驱动分模拟式交流速度控制单元与数字式交流速度控制单元两种形式。在1985年以前生产的数控机床上

2、，一般都采用直流伺服驱动，其配套的控制系统有FANUC的FS5、FS6、FS7系统等。随后生产的数控机床上，一般都采用交流伺服驱动，其配套的控制系统有FANUC的FS0、FSll、FSl5/16系统等。 5.2.1 FANUC直流伺服系统的故障诊断与维修直流伺服系统一般用于20世纪80年代中期以前生产的数控机床上，这些数控机床虽然距今已经有二十多年，但由于当时数控系统的价格十分昂贵，通常只有在高、精、尖设备中才采用数控，因此，其机床的刚性、可靠性等各方面性能通常都较好，即使在今天，很多设备还是作为企业的关键设备在使用中，故直流伺服系统的维修仍然是今天数控机床维修的重要内容。1SCR速度控制单元

3、的常见故障与维修SCR速度控制单元的主要故障与可能的原因，常见的有以下几种。(1)速度控制单元熔断器熔断 造成速度控制单元熔断器烧断的原因有下述几种：1)机械故障造成负载过大。如：滑动面摩擦系数太大；齿轮啮合不良；工件干涉、碰撞；机械锁紧等。以上故障可通过测量电动机电流来判断确认。2)切削条件不合适。如：机床切削量过大，连续重切削等。3)控制单元故障。如：控制单元的元器件损坏，控制板上设定端设定错误，电位器调整不当等。4)速度控制单元与电动机间的联接错误。如：速度负反馈被接成正反馈，使电动机飞车或使系统振荡。 5)电动机选用不合适或电动机不良。如：因为直流电动机的退磁，造成需要过大的励磁电流，

4、从而引起速度控制单元熔断器烧断。直流电动机去磁的检查方法如图5-9所示。通过测量图5-9上的电压表和电流表指示值，并按下式计算，可以判别电动机反电势常数足Ke是否正常，从而确定电动机是否退磁。式中 V测量的电压值(V)：I测量的电流值(A)：Rm电枢电阻()；n电动机转速(r/min)Ke电动机反电动势系数(V/1000 r/min)。若上式成立，则证明电动未退磁。不同型号的电动机，其电枢电阻和反电动势系数的值也是不相同的，对于常用的FANUC直流伺服电动机，它们的值可参考表5-1。表5-1达式 电动机参数表型号电枢电阻Rm/反电动势系数Ke(V/1000 r/min)型号电枢电阻Rm/反电动

5、势系数Ke(V/1000 r/min)00.521200.257950.8142300.32120100.28566)相序不正确。SCR速度控制单元由于存在晶闸管触发脉冲与主电路的同步问题，因此对电源的输入有相序的要求。若相序不正确，则接通电源后将造成速度控制单元的输入熔断器的熔断。图5-10 相序测量相序检查可以通过用相序表或示波器进行，如图5-10所示。用相序表测量时，在主回路与同步电源R、S、T连接一一对应的前提下，测量R、S、T的相序，当相序正确时，相序表应按顺时针方向旋转(如图5-10a)。用示波器测量时，在主回路与同步电源R、S、T连接一一对应的前提下，双线示波器按照图5-10b连

6、接，当UAB、UCB的波形为图5-10b所示时(两个波形在相位上相差120°)，则表明相序正确。注意：在直流伺服驱动系统中，相序必须一一对应，因此不可以用观察交流电动机转向的方式，来检查相序。(2)状态指示灯显示的报警 FANUC公司生产的SCR速度控制单元，在控制线路板上带有3个状态指示灯，它们分别为PRDY、TGLS和OVC指示灯，其含义如下：PRDY：绿色指示灯，指示灯亮则表示速度控制单元工作正常。TGLS：红色指示灯，指示灯亮则表示与速度控制单元连接的测速发电机报警。OVC：红色指示灯，指示灯亮则表示速度控制单元发生过电流报警。常见的故障现象与原因有：1)PRDY指示灯不亮。

7、当系统通电后，如果表示速度控制单元的PRDY指示灯不亮，则造成故障的可能原因有：数控系统或伺服驱动器(速度控制单元)存在报警。故障诊断可以通过数控系统的报警显示、数控系统印制电路板上的报警指示以及机床的故障提示进行，并根据以上提示的内容与有关说明进行处理。速度控制单元熔断器熔断。速度控制单元的功率部分和触发电路板上，均安装有熔断器，当熔断器熔断时，PRDY指示灯不亮。伺服变压器过热、变压器温度检测开关动作。变压器的温度可以这样进行检查：在刚切断电源时，马上用手触摸变压器的铁心或线圈，若用手能承受得住变压器的温度(60)，则说明变压器未过热，故障原因可能是温度检测开关不良，应更换温度检测开关；若

8、用手只能承受几秒钟，则说明变压器过热，需要断电半小时以上，待变压器冷却后再进行试验。如通电后仍过热，原因可能是负载过大或变压器不良(如变压器线圈局部短路，绝缘损坏等)。来自机床侧的原因。如操作、设定不当，系统处于急停状态等。系统的位置控制或驱动器速度控制的印制电路板不良。可以通过互换法或更换备件进行确认。辅助电源电压异常。即：+5V，+24V，+15V，-15V电源故障。安装、接触不良。如：速度控制单元与系统位置控制板之间的连接不良等。驱动器发生TGLS或OVC报警。按检查TGLS或OVC报警的方法处理。2)TGLS灯亮。TGLS灯亮表示速度控制单元发生了测速发电机断线报警，其可能的原因是：作

9、为速度反馈的部件(如：测速发电机或脉冲编码器)的测量信号线断线或连接不良。电动机的电枢线断线或连接不良。3) OVC灯亮。OVC灯亮表示速度控制单元发生了过电流报警，其可能的原因是：过电流设定不当。应检查速度控制单元上的过电流设定电位器RV3的设定是否正确。电动机负载过重。应改变切削条件或机械负荷，检查机械传动系统与进给系统的安装与连接。电动机运动有振动。应检查机械传动系统、进给系统的安装与连接是否可靠，测速机是否存在不良。负载惯量过大。位置环增益过高。应检查伺服系统的参数设定与调整是否正确、合理。交流输入电压过低。应检查电源电压是否满足规定的要求。有关速度控制单元的设定与调节可以参见本章5.

10、2.5节所述。(3)超过速度控制范围 速度控制单元超速的原因有下述几种：1)测速反馈连接错误，如：被接成正反馈或断线。2)在全闭环系统中，联轴器、电动机与工作台的连接不良，造成速度检测信号不正确或无速度检测信号。3)位置控制板发生故障，使来自F/V转速的速度反馈信号未输入到速度控制单元；4)速度控制单元设定不当。(4)机床振动 若坐标轴在数控机床停止时或移动过程中出现振动、爬行, 除系统本身设定、调整不当外，在驱动器上引起机床振动的原因主要有下述几种：1)机械系统连接不良，如：联轴器损坏等。2)脉冲编码器或测速发电机不良。对于脉冲编码器或测速发电机不良的情况，可按下述方法进行测量检查。首先，将

11、位置环、速度环断开，手动电动机旋转，观察速度控制单元印制电路板上F/V变换器的电压(检测端子CHl2)，如果出现图5-11所示的电压突然下跌的波形，则说明反馈部件不良。3)电动机电枢线圈不良(如：内部短路)。这种情况可以通过测量电动机的空载电流进行确认，若空载电流随转速成正比增加，则说明电动机内部有短路现象。出现本故障一般应首先清理换向器、检查电刷等环节，再进行测量确认。如果故障现象依然存在，则可能是线圈匝间有短路现象，应对电动机进行维修处理。 4)速度控制单元不良。应首先检查速度控制单元的调整与设定，若调整与设定正确，可通过更换速度控制单元的印制电路板或进行维修处理。5)外部干扰。对于固定不

12、变的干扰，可检查F/V变换器(CH2检测端子)，电流检测(CHll)端子，以及同步端(CHl3AC)的波形，检查是否存在干扰，并采取相应的措施。对于偶然性干扰，只有通过有效的屏蔽、可靠的接地等措施，尽可能予以避免。6)系统振荡。应观察电动机电流的波形是否有振荡，引起振荡的可能原因是RVl调整不当，测速机不良，或是丝杠的间隙太大等原因。(5)超调 当速度控制单元本身无故障时，造成系统超调的原因有下述几种：1)伺服系统速度环增益太低或位置环增益太高。可以通过调整速度控制单元电位器RVl，提高速度环增益；或通过改变系统的机床参数，降低位置环增益进行优化。此外，还可以通过改变速度控制单元的S6、S7、

13、S9设定等措施解决。2)提高伺服进给系统和机械进给系统的刚性。(6)单脉冲进给精度差 产生这种现象的原因有以下几种：1)机械传动系统的间隙、死区或精度不足。应重新调整机械传动系统消除间隙，减小摩擦阻力，提高机械传动系统的灵敏度。2)伺服系统速度环或位置环增益太低。这时可以通过调整速度控制单元的电位器RVl解决。(7)低速爬行 在伺服进给系统元器件本身无故障时，造成低速爬行的原因有以下几种：1.)系统不稳定，产生低速振荡。 2)机械传动系统惯量过大。对于这种情况，有时可以通过改变印制电路板上速度控制单元的S8设定(使其断开)，以及重新调整RVl解决。(8)圆弧切削时切削面出现条纹 造成这一现象的

14、原因有以下几种：1)伺服系统增益设定不当。可以通过降低位置增益、提高速度环增益解决。2)检查、确认速度控制单元的CHll端子上的电流波形，确认电流是否连续。3)检查机械传动系统是否有连接松动、间隙等。2PWM速度控制单元的常见故障与维修(1)CRT无报警显示的故障维修 FANUC PWM速度控制单元发生故障时，通常情况下系统显示器上可以显示出报警号，维修时可以根据报警提示进行。但是，除CRT可以显示报警号的故障外，还有部分故障在CRT上不一定能予以显示或不能予以指明具体的故障原因，这些故障主要有以下几类：1)机床失控。2)移动和停止时机床振动。3)定位精度和加工精度差。4)速度控制单元和位置控

15、制单元动作不正确。对于以上故障的产生原因、检查和处理方法可以归纳如下：1)机床失控。机床失控指的是机床在开机时或工作过程中突然改变速度、改变位置的情况，如：伺服起动时突然冲击，工作台停止时的突然向某一方向快速运动，正常加工过程中的突然加速等等。其故障的原因、检查和处理方法见表5-2。当圆弧插补出现45°方向上的椭圆时，可以通过调整伺服进给轴的位置增益进行调整。坐标轴的位置增益由下式计算： 式中 V进给速度(mm/min)； ess位置跟随误差(0.001mm) KV位置增益(1/S)。位置跟随误差可以通过数控系统的诊断参数检查，诊断参数号在不同的系统上有不同的定义，在FANUC 0C

16、上为DGN800804；对于其余系统，详见本书第2章第2.3.3节。调整速度控制单元上的电位器RV4(F/V转换器电压补偿)，可以改变同一进给速度下的位置跟随误差。调整RV4，使DGN800804的值在上式计算所得的理论值的+10以内，且参与圆弧插补的两轴的位置跟随误差的差值必须控制在1以内。(2)速度控制单元上的指示灯报警 在FANUCPWM速度控制单元的控制板上，右下部有7个报警指示灯，它们分别是BRK、HVAL、HCAL、OVC、LVAL、TGLS以及DCAL；在它们的下方还有PRDY(位置控制已准备好信号)和VRDY(速度控制单元已准备好信号) 2个状态指示灯，其含义见表5-5。表5-

17、5 速度控制单元状态指示灯一览表代 号含 义备 注代 号含 义备 注PRDY位置控制准备好 绿色 OVC驱动器过载报警 红色VRDY速度控制单元准备好 绿色 TGLS电动机转速太高 红色BRK驱动器主回路熔断器跳闸 红色 DCAL直流母线过电压报警 红色HCAL驱动器过电流报警 红色 LVAL驱动器欠电压报警 红色HVAL驱动器过电压报警 红色在正常的情况下，一旦电源接通，首先PRDY灯亮，然后是VRDY灯亮，如果不是这种情况，则说明速度控制单元存在故障。出现故障时，根据指示灯的提示，可按以下方法进行故障诊断。1)BRK报警。BRK为主回路熔断器跳闸指示，当指示灯亮时代表速度控制单元的主回路熔

18、断器(参见图5-12)NFBl、NFB2跳闸，故障原因主要有以下几种：主回路受到瞬时电压冲击或干扰。这时，可以通过重新合上熔断器NFBl、NFB2，再进行开机试验，若故障不再出现，可以继续工作：否则，根据下面的步骤，进行检查。速度控制单元主回路的三相整流桥DS(Diode module)的整流二极管有损坏(可以参照图5-12主回路原理图，用万用表检测)。速度控制单元交流主回路的浪涌吸收器ZNR(Surge absorber)有短路现象(可以参照图5-12主回路原理图，用万用表检测)。速度控制单元直流母线上的滤波电容器C1C3有短路现象(可以参照图5-12主回路原理图，用万用表检测)。速度控制单

19、元逆变晶体管模块TMlTM4有短路现象(可以参照图5-12主回路原理图，用万用表检测)。速度控制单元不良。熔断器NBFl、NBF2不良。图5-12为FANUC DCl0M、20M、30M直流伺服主回路原理图，其余型号的原理与此相似。2)HVAL报警。HVAL为速度控制单元过电压报警，当指示灯亮时代表输入交流电压过高或直流母线过电压。故障可能的原因如下： 输入交流电压过高。应检查伺服变压器的输入、输出电压，必要时调节变压器变比，使输入电压在相应的允许范围。直流母线的直流电压过高。应检查直流母线上的斩波管Q1、制动电阻DCR以及外部制动电阻是否损坏。加减速时间设定不合理。若故障在加减速时发生，应检

20、查系统机床参数中的加减速时间设定是否合理。机械传动系统负载过重。应检查机械传动系统的负载、惯量是否太高：机械摩擦阻力是否正常。3)HCAL报警。HCAL为速度控制单元过电流报警，指示灯亮表示速度控制单元存在过电流。可能的原因如下：主回路逆变晶体管TMITM4模块不良。电动机不良，如：电枢线间短路或电枢对地短路。逆变晶体管的直流输出端存在短路或对地短路。速度控制单元不良。为了判别过电流原因，维修时可以先取下伺服电动机的电源线，将速度控制单元的设定端子S23短接，取消TGLS报警，然后开机试验。若故障消失，则证明过电流是由于外部原因(电动机或电动机电源线的连接)引起的，应重点检查电动机与电动机电源

21、线。若故障保持，则证明过电流故障在速度控制单元内部，应重点检查逆变晶体管TMITM4模块。 4)OVC报警。OVC为速度控制单元过载报警，指示灯亮表示速度控制单元发生了过载。其可能的原因与SCR速度控制单元相同，参见前述。5)LVAL报警。LVAL为速度控制单元电压过低报警，指示灯亮表示速度控制单元的各种控制电压过低。其可能的原因如下：速度控制单元的辅助控制电压输入ACl8V过低或无输入。速度控制单元的辅助电源控制回路故障。速度控制单元的保险电阻熔断。瞬间电压下降或电路干扰引起的偶然故障。速度控制单元不良。6)TGLS报警。TGLS为速度控制单元测速发电机断线报警，指示灯亮表示速度控制单元发生

22、了测速发电机断线，其可能的原因与SCR速度控制单元相同，参见前述。7)DCAL报警。DCAL为直流母线过电压报警，与其相关的原因主要是直流母线的斩波管Q1、制动电阻DCR以及外部制动电阻不良。维修时应注意：如果在电源接通的瞬间就发生DCAL报警，这时不可以频繁进行电源的通、断，否则易引起制动电阻的损坏。8)VRDY不亮。VRDY为速度控制单元准备好指示灯，如果该灯不亮，则表示速度控制单元未准备好；CNC在未接收“VRDY信号”时，不能正常工作。VRDY灯不亮的原因主要有：速度控制单元有报警，即：其余报警灯有亮。速度控制单元辅助控制电压不正常，参见LVAL报警原因。速度控制单元ACl00V输入电

23、压不正确。速度控制单元的主接触器MCC故障。速度控制单元与主板间的连接不良。系统未准备好。系统的“急停”信号生效，系统处于急停状态。9)VRDY开机时就亮。在正常情况下，当接通系统电源，首先CNC向速度控制单元发出“位置环准备好”信号，速度控制单元上的PRDY灯亮。这时若速度控制单元正常，主接触器MCC合上，速度控制单元向CNC发出“速度控制单元准备好” 信号，同时VRDY灯亮。若数控系统一通电，速度控制单元的VRDY灯立即就亮，则表明速度控制单元动作不正常，其可能的原因有：当系统“急停”按钮断开时，若速度控制单元的PRDY指示灯亮，则表明系统“PRDY”信号故障，原因是主板不良或PRDY信号

24、连接错误。当系统“急停” 按钮断开时，若速度控制单元的PRDY指示灯不亮，表明系统“PRDY”信号正常，故障在速度控制单元的VRDY信号上，这时可以进行下一步检查。取下速度控制单元的CN2插头，接通电源，若故障不变，则表明速度控制单元不良。取下速度控制单元的CN2插头，接通电源，若故障消失，则表明其原因是速度控制单元与主板间的VRDY信号连接不正确、主板不良、速度控制单元不良或MCC接触器触点不良。(3)系统CRT上有报警的故障 由于FANUC直流伺服驱动一般与FANUC 3、5、7、6等系列数控系统配套使用，其中维修过程中遇到最多的为FANUC 6。当伺服驱动器故障时，CNC上亦将显示相应的

25、报警号，这些报警在FS6上为400-500号报警。常见的报警号及含义如下：1)过载报警(ALM400、402)。FANUC 6 ALMM400报警的含义是“基本轴驱动器(X、Y、Z轴)过载”，ALM402报警的含义是“附加轴(第4、5轴)驱动器过载”。CRT显示的过载报警有以下原因：速度控制单元上热继电器动作。其原因可能是热继电器的设定值不正确、切削条件不合适或摩擦阻力太大。伺服变压器过热。可以通过测量伺服变压器的接点51和52的电阻值来确认。正常值应小于或等于10；如电阻值大于100k，则说明伺服变压器过热。这时，变压器表面温度应达到8090，应进一步检查电动机电流，确认切削条件。如表面温度

26、小于60，则说明伺服变压器未过热，而是热敏电阻不良，应更换热敏电阻。再生放电单元过热。可以通过测量速度控制单元上的T3端的3和4号线间的电阻确认。正常时其值应小于10；如电阻值大于100k，则说明再生放电单元过热。这时，再生放电单元的表面金属板的温度应达到8090，可能是电动机的起/制动或加/减速太频繁引起的故障。如金属底板表面的温度只有5060，则说明再生放电单元未过热，而是热敏电阻不良，应更换熟敏电阻。2)速度控制单元的VRDY断开报警(ALM401、403)。参见速度控制单元硬件报警“VRDY灯不亮”的故障说明。3)速度控制单元的VRDY错误接通报警(ALM404)。参见速度控制单元硬件

27、报警“VRDY灯开机就亮”的故障说明。除以上报警显示外，通过CNC的诊断参数DGN707、709、713、714、715、719等，还可以对伺服驱动器的故障信号进行进一步维修显示，详见本章第5.2.3节。3直流伺服电动机的故障诊断与维修(1)直流伺服电动机的故障诊断1)伺服电动机不转。当机床开机后，CNC工作正常，“机床锁住”等信号已释放方向键后系统显示动，但实际伺服电动机不转，可能有以下原因：动力线断线或接触不良。这一故障，通常在驱动器上显示TGLS报警。 “速度控制使能信号”(ENABLE)没有送到速度控制单元。这时，通常驱动器上的PRDY指示灯不亮。速度指令电压(VCMD)为零。电动机永

28、磁体脱落。对于带制动器的电动机来说，可能是制动器不良或制动器未通电造成的制动器未松开。松开制动器用的直流未加入或整流桥损坏、制动器断线等。2)电动机过热。伺服电动机过热可能的原因如下：电动机负载过大。由于切削液和电刷灰引起换向器绝缘不正常或内部短路。由于电枢电流大于磁钢去磁最大允许电流，造成磁钢发生去磁。对于带有制动器的电动机，可能是制动线圈断线、制动器未松开、制动摩擦片间隙调整不当而造成制动器不释放。 电动机温度检测开关不良。3)电动机旋转时有大的冲击。若机床一开机，伺服电动机即有冲击，通常是由于电枢或测速发电机极性相反引起的。若冲击在运动过程中出现，则可能的原因如下：测速发电机输出电压突变

29、。测速发电机输出电压的纹波太大。电枢绕组不良或内部短路、对地短路等。脉冲编码器不良。4)低速加工时工件表面有大的振纹。造成低速加工时工件表面有大的振纹，其原因较多，有刀具、切削参数、机床等方面的原因，应予以综合分析，从电动机方面看有以下原因：速度环增益设定不当。电动机的永磁体被局部去磁。测速发电机性能下降，纹波过大。5)电动机噪声大。造成直流伺服电动机噪声的原因主要有以下几种换向器接触面的粗糙或换向器损坏。电动机轴向间隙太大。切削液等进入电刷槽中，引起了换向器的局部短路。6)在运转、停车或变速时有振动现象。造成直流伺服电动机转动不稳、振动的原因主要有以下几种：脉冲编码器不良。电枢绕组不良，绕组

30、内部短路或对地短路。若在工作台快速移动时产生机床振动，甚至有较大的冲击或伺服单元的熔断器熔断时，故障的主要原因是测速发电机电刷接触不良。(2)直流伺服电动机的维修1)直流伺服电动机的基本检查。由于结构决定了直流伺服电动机的维修工作量要比交流伺服电动机大得多，当直流伺服电动机发生故障时，应进行如下检查：伺服电动机是否有机械损伤?电动机旋转部分是否可以手动正常转动?带制动器的伺服电动机，制动器是否可以正常松开?电动机是否有松动的螺钉或轴向间隙? 电动机是否安装在潮湿、温度变化剧烈或有灰尘的地方?电动机是否长时间未开机?若如此，应将电刷从DC电动机上取出，重新清理换向器表面，因电刷长期停留在换向器的

31、同一个位置，将引起换向器的生锈和腐蚀，从而使电动机换向不良和产生噪声。电刷是否需要更换?若电刷剩下长度短于10mm，则电刷不能再使用，必须进行更换。若电刷接触面有任何深槽或伤痕，或在电刷弹簧上见到电弧痕迹，亦必须更换新电刷。更换时应用压缩空气吹去刷握中电刷粉尘，使用的压缩空气应不含铁粉和潮气。安装电刷时应拧紧刷帽，注意电刷弹簧不能夹在导电金属和刷握之间，并确认所有刷帽都拧到各自刷握同样的位置。电刷装入刷握时，应保证能平滑地移动，并使电刷表面与换向器表面良好吻合。2)安装伺服电动机的注意点。维修完成后重新安装伺服电动机时，要注意如下几点：伺服电动机的安装方向，应保证在结构上易于电刷安装、检查和更

32、换的方向。带有热管的伺服电动机(有风扇电动机)，安装方向要便于检查和清扫冷却器。由于伺服电动机的防水结构不是很严密，若切削液、润滑油等渗入伺服电动机内部，会引起绝缘强度降低、绕组短路、换向不良等故障，从而损坏换向器表面，使电刷的磨损加快。因此，应该注意电动机的插头方向，避免切削液的进入。当伺服电动机安装在齿轮箱上时，加注润滑油时，齿轮箱的润滑油油面高度必须低于伺服的输出轴，防止润滑油渗入电动机内部。固定伺服电动机联轴器、齿轮、同步带等连接件时，在任何情况下，作用在电动机上的力不能超过电动机容许的径向、轴向负载(见表5-6)。表5-6 直流伺服电动机容许的径向、轴向负载DC电动机规格容许的径向负

33、载容许的轴向负载DC电动机规格容许的径向负载容许的轴向负载00M75kg8ks10M，20M，30M，30MH 450kg 135kg00M，5M75kg20kg必须按照说明书的规定，进行正确连线(见机床连接图)。错误的连线可能引起电动机失控或异常的震荡，也可能引起电动机机床的损坏。完成接线后，通电前要测量电源线与电动机壳体间的绝缘，测量应该用500V兆欧表或万用表进行，并用万用表检查信号线和电动机壳体的绝缘，但决不能用兆欧表测量脉冲编码器信号线的绝缘。3)测速发电机的检查与清扫。一般用于DC伺服电机的测速发电机是扁平形的。清扫时可以直接从外面吹入压缩空气进行清扫。若机床快速移动时，机械出现振

34、荡(在大多数情况下，振动周期是电动机每转时间的14倍)，当出现这种故障时，一般都是由测速发电机的电刷接触不良引起的。测速发电机由于长期使用，其特性有时由于刷尘的影响将降级。这类故障可能的原因如下：由于刷尘，造成测速发电动机的换向器相邻换向片短路；由于刷尘，使电刷在刷握中不能平滑地移动。由于碳膜粘在换向器表面，增加了接触电阻，使测速发电机的输出波纹增大。由于油、切削液粘在换向器表面，增加了接触电阻，使测速发电机的输出纹波增大。测速发电机的清扫应按以下步骤进行：从伺服电动机上卸下后盖，注意不要让与后盖连在一起的导线受力。用干净的空气吹换向器表面，清洁换向器表面可以解决由于刷尘引起的大多数故障。如故

35、障还不能清除，应按下面的步骤进行。拆除刷握，检查电刷是否能平滑移动，若电刷不能平滑移动，应清除附着在导向块、垫圈等上面的刷尘。取出转子并小心清除换向器槽中的粉尘，然后检查相邻换向片间的电阻，当测出的阻值在整个圆周均为2030时为正常值。如果测出的电阻很大(如：数百欧姆)，则换向片的绕阻可能有断路，这种情况下，应更换新测速发电机；如果测出的阻值低于20，则换向片间可能有短路，应进一步清扫换向器槽。当换向器表面被厚的碳膜覆盖时，可用带有酒精的湿布擦洗。若换向器表面粗糙，则测速发电机不能再使用，应更换新测速发电机。4)脉冲编码的更换方法。FANUC直流伺服电动机的脉冲编码器安装在电动机的后部，它通过

36、十字联轴器与电动机轴相连，其安装与拆卸都比较简单、容易，在此不再介绍。 FANUC交流伺服系统的常见故障与维修FANUC交流速度控制单元有多种规格，早期的交流伺服为模拟式，目前一般都使用数字式伺服，在数控机床中，常用的规格型号有以下几种：1)与FANUC交流伺服电动机AC0、5、10、20M、20、30、30R等配套的模拟式交流速度控制单元。它是FANUC最早的AC伺服产品，速度控制单元采用正弦波PWM控制，大功率晶体管驱动。在结构形式上，可以分单轴独立型、双轴一体型、三轴一体型三种基本结构。单轴独立型速度控制单元，常用的型号有A06B-6050-H102/H103/H104/H113等；双轴

37、一体型速度控制单元，常用的型号有A06B-6050-H201/H202/H203等；三轴一体型速度控制单元，常用的型号有A06B-6050-H401/H402/H403/H404等，多与FANUC 11、0A、0B等系统配套使用。 2)与FANUC交流S (L、T)系列伺服电动机配套的S (L、C)系列数字式交流伺服驱动器，它是FANUC中期的AC伺服产品，驱动器采用全数字正弦波PWM控制，IGBT驱动。其中，S系列用量最广，规格最全；L系列只有单轴型结构，常用的型号有A06B-6058-H001-H007/H102/H103等；C系列有单轴型、双轴型两种结构，常用的单轴型有A06B-6066

38、-H002-H006等规格，常用的双轴型有A06B-6066-H222H224/H233、H234、H244等规格。作为常用规格，S系列有单轴型、双轴型、三轴型三种结构，常用的单轴型有A06B-6058-H001H007/H023/H025等；常用的双轴型有A06B-6058-H221H231/H251-H253等规格；常用的三轴型有A06B-6058-H331-H334等规格；多与FANUC 0C、11、15系统配套使用。3)与FANUC /C/M/L系列伺服电动机配套的FANUC 系列数字式交流伺服驱动器，它是FANUC当前常用的AC伺服产品，驱动器带有IPM智能电源模块，采用全数字正弦波

39、PWM控制，IGBT驱动。FANUC 系列数字式交流速度控制单元有如下两种基本结构形式：各驱动公用电源模块(PSM)、伺服驱动单元(SVM)为模块化安装的结构形式，驱动器可以是单轴型、双轴型与三轴型三种结构。常用的单轴型有A06B-6079-H101H106等，常用的双轴型有A06B-6079-H201H208等规格，常用的三轴型有A06B-6079/6080-H301H307等规格，多与FANUC 0C、15A/B、16A/B、18A、20、21系统配套使用。电源与驱动器一体化(SVU型)的结构形式，各驱动器单元可以独立安装，有单轴型、双轴型两种结构，常用的单轴型有A06B-6089-H10

40、lH106等规格，常用的双轴型有A06B-6089-H201H210等规格，多与FANUC 0C、0D、15A/B、16A/B、18A、20、21系统配套使用。4)与FANUC 系列伺服电动机配套的FANUC 系列数字式交流伺服驱动器，它亦是FANUC当前常用的AC伺服产品，采用电源与驱动器一体化(SVU型)的结构，驱动器带有IPM智能电源模块，采用全数字正弦波PWM控制，IGBT驱动。可以使用PWM接口、I/OLink接口，亦可以采用光缆接口。型号为A06B-6093-H101H104/H151H154/H111-H114，多与FANUC 0TD、PM01等经济型数控系统配套使用。5)与FA

41、NUC i系列伺服电动机配套的FANUC i系列伺服驱动器是FANUC公司的最新产品，它在FANUC 系列的基础上作了性能改进。产品通过特殊的磁路设计与精密的电流控制以及精密的编码器速度反馈，使转矩波动极小，加速性能优异，可靠性极高。电动机内装有16000000脉冲/转极高精度的编码器，作为速度、位置检测器件，使系统的速度、位置控制达到了极高的精度。 i系列驱动器由电源模块(PSM)、伺服驱动器(SVM)、主轴驱动器(SPM)等组成，伺服驱动与主轴驱动共用电源模块，组成伺服/主轴一体化的结构。伺服驱动模块有单轴型、双轴型、三轴型三种基本规格。标准型(FANUC i系列)为200VAC输入，常用

42、的单轴型有A06B-6114-H103H109等，双轴型有A06B-6114-H201-H211等，三轴型有A06B-6114-H301H304等。高电压输入型(FANUC i(HV)系列)为400VAC输入，常用的单轴型有A06B-6124-H102H109等，双轴型有A06B-6124-H201-H211等，目前尚无三轴型结构。FANUC i系列交流数字伺服配套的数控系统主要有FANUC 0i、FANUC 15i/150i、FANUC16i/18i/l60i/180i/20i/21i等。1模拟式交流速度控制单元的故障检测与维修FANUC模拟式交流速度控制单元的故障诊断与维修方法与直流速度控

43、制单元类似。对于“CRT无报警显示的故障维修”的分析、处理方法与直流PWM速度控制单元一致，参见前述。(1)速度控制单元上的指示灯报警 与直流PWM速度控制单元一样，FANUC模拟式交流速度控制单元亦设有报警指示灯，这些状态指示灯的含义见表5-7。表5-7 速度控制单元状态指示灯一览表代 号含 义备注代 号含 义备注PRDY位置控制准备好 绿色OVC驱动器过载报警红色VRDY速度控制单元准备好 绿色TG电动机转速太高红色HC驱动器过电流报警 红色DC直流母线过电压报警红色HV驱动器过电压报警 红色LV驱动器欠电压报警红色在正常的情况下，一旦电源接通，首先PRDY灯亮，然后是VRDY灯亮，如果不

44、是这种情况，则说明速度控制单元存在故障。出现故障时，根据指示灯的提示，可按以下方法进行故障诊断。1)VRDY灯不亮。速度控制单元的VRDY灯不亮，表明速度控制单元未准备好，速度控制单元的主回路断路器(参见图5-13、图5-14、图5-15)NFBl、NFB2跳闸，故障原因主要有以下几种：主回路受到瞬时电压冲击或干扰。这时，可以通过重新合上断路器NFBl、NFB2，再进行开机试验，若故障不再出现，则可以继续工作；否则，根据下面的步骤，进行检查。速度控制单元主回路的三相整流桥DS的整流二极管有损坏(可以参照图5-13、图5-14、图5-15主回路原理图，通过万用表检测)。速度控制单元交流主回路的浪

45、涌吸收器ZNR有短路现象(可以参照图5-13、图5-14、图5-15主回路原理图，通过万用表检测)。速度控制单元直流母线上的滤波电容器C1C4有短路现象(可以参照图5-13、图5-14、图5-15主回路原理图，通过万用表检测)。速度控制单元逆变晶体管模块TMlTM3有短路现象(可以参照图5-13、图5-14、图5-15主回路原理图，通过万用表检测)。速度控制单元不良。断路器NBFl、NBF2不良。 图5-13、图5-14、图5-15分别为常用的单轴、双轴、三轴型交流速度控制单元主回路原理图，其余型号的原理与此相似。2)HV报警。HV为速度控制单元过电压报警，当指示灯亮时代表输入交流电压过高或直

46、流母线过电压。故障可能的原因如下：输入交流电压过高。应检查伺服变压器的输入、输出电压，必要时调节变压器变比。直流母线的直流电压过高。应检查直流母线上的斩波管Q1、制动电阻RM2、二极管D2以及外部制动电阻是否损坏。 加减速时间设定不合理。故障在加减速时发生，应检查系统机床参数中的加减速时间设定是否合理。机械传动系统负载过重。检查机械传动系统的负载、惯量是否太高；机械摩擦阻力是否正常。3)HC报警。HC为速度控制单元过电流报警，指示灯亮表示速度控制单元过电流。可能的原因如下：主回路逆变晶体管TMlTM3模块不良。电动机不良，电枢线间短路或电枢对地短路。逆变晶体管的直流输出端短路或对地短路。速度控

47、制单元不良。为了判别过电流原因，维修时可以先取下伺服电动机的电源线，将速度控制单元的设定端子S23短接，取消TG报警，然后开机试验。若故障消失，则证明过电流是由于外部原因(电动机或电动机电源线的连接)引起的，应重点检查电动机与电动机电源线，若故障保持，则证明过电流故障在速度控制单元内部，应重点检查逆变晶体管TMITM3模块。4)OVC报警。OVC为速度控制单元过载报警，指示灯亮表示速度控制单元发生了过载，其可能的原因是电动机过流或编码器连接不良。5)LV报警LV为速度控制单元电压过低报警，指示灯亮表示速度控制单元的各种控制电压过低，其可能的原因如下：速度控制单元的辅助控制电压输入ACl8V过低

48、或无输入。速度控制单元的辅助电源控制回路故障。速度控制单元的+5V熔断器熔断。瞬间电压下降或电路干扰引起的偶然故障。速度控制单元不良。6)TG报警。TG为速度控制单元断线报警，指示灯亮表示伺服电动机或脉冲编码器断线、连接不良：或速度控制单元设定错误。7)DC报警。DC为直流母线过电压报警，与其相关的原因主要是直流母线的斩波管Q1、制动电阻RM2、二极管以及外部制动电阻不良。维修时应注意：如果在电源接通的瞬间就发生DC报警，这时不可以频繁进行电源的通、断，否则易引起制动电阻的损坏。(2)系统CRT上有报警的故障 FANUC模拟式交流伺服通常与FANUC0A/B、FANUCl0/11/12等系统配

49、套使用，当伺服发生报警时，在CNC上一般亦有相应的报警显示。在不同的系统中，报警号及意义如下。1)FANUC-0系统的报警4N0报警：报警号中的N代表轴号(如：1代表X轴：2代表Y 轴等，下同)，报警的含义是表示n轴在停止时的位置误差超过了设定值。4N1报警：表示n轴在运动时，位置跟随误差超过了允许的范围。4N3报警：表示n轴误差寄存器超过了最大允许值(±32767)；或D/A转换器达到了输出极限。4N4报警：表示n轴速度给定太大。4N6报警：表示n轴位置测量系统不良。940报警：它表示系统主板或速度控制单元线路板故障2)FANUCl0/11/12系统的报警SV00报警：测速发电动机

50、断线报警。SV01报警：表示伺服内部发生过电流(过负载)报警，原因同OVC报警。SV02报警：速度控制单元主回路断路器跳闸。SV03报警：表示伺服内部发生异常电流报警，原因同HC报警。SV04报警：表示驱动器发生过电压报警，原因同HV报警。SV05报警：表示来自电动机释放的能量过高，发生再生放电回路报警，原因同DC报警。SV06报警：电源电压过低报警，原因同LV报警SV08报警：停止时位置偏差过大。SV09报警：移动过程中，位置跟随误差过大。SVl0报警：漂移量补偿值(PRMl834)过大。SVll报警：位置偏差寄存器超过了最大允许值(±32767)；或D/A转换器达到了输出极限。S

51、Vl2报警：指令速度超过了512KP/s。SVl3报警：驱动器未准备好报警，原因同“VRDY灯不亮”故障。14)SVl4报警：在PRDY断开时，VRDY信号已接通。15)SVl5报警：表示发生脉冲编码器断线报警，原因同TG报警。16)SV23报警：表示发生伺服过载报警，原因同OH报警。其余SV报警，详见附录中的FANUC ll报警一览表。此外，通过CNC的诊断参数，还可以进一步确认故障的原因与伺服驱动器的各种状态信息，有关内容可参见本章第5.2.3节。2数字式交流伺服驱动单元的故障检测与维修(1)驱动器上的状态指示灯报警 FANUC S系列数字式交流伺服驱动器，设有11个状态及报警指示灯，指示

52、灯的状态以及含义见表5-8。以上状态指示灯中，HC、HV、OVC、TG、DC、LV的含义与模拟式交流速度控制单元相同，主回路结构与原理亦与模拟式速度控制单元相同，不再赘述。表5-8中，OH、OFAL、FBL为S系列伺服增添的报警指示灯，其含义如下。表5-8 FANUCS系列驱动器状态指示灯一览表 代 号 含 义 备 注 代 号 含 义备注 PRDY 位置控制准备好 绿色 DC 直流母线过电压报警 红色 VRDY 速度控制单元准备好 绿色 LV 驱动器欠电压报警 红色 HC 驱动器过电流报警 红色 OH 速度控制单元过热 HV 驱动器过电压报警 红色 OFAL 数字伺服存储器溢出 OVC 驱动器

53、过载报警 红色 FBAL 脉冲编码器连接出错 TG 电动机转速太高 红色1)OH报警。OH为速度控制单元过热报警，发生这个报警的可能原因有：印制电路板上S1设定不正确。伺服单元过热。散热片上热动开关动作，在驱动器无硬件损坏或不良时，可通过改变切削条件或负载，排除报警。再生放电单元过热。可能是Q1不良，当驱动器无硬件不良时，可通过改变加减速频率，减轻负荷，排除报警。电源变压器过热。当变压器及温度检测开关正常时，可通过改变切削条件，减轻负荷，排除报警，或更换变压器。电柜散热器的过热开关动作，原因是电柜过热。若在室温下开关仍动作，则需要更换温度检测开关。2)OFAL报警。数字伺服参数设定错误，这时需

54、改变数字伺服的有关参数的设定。对于FANUC 0系统，相关参数是8100，8101，8121，8122，8123以及81538157等；对于10/11/12/15系统，相关参数为1804，1806，1875，1876，1879，1891以及18651869等。3)FBAL报警。FBAL是脉冲编码器连接出错报警，出现报警的原因通常有以下几种：编码器电缆连接不良或脉冲编码器本身不良。外部位置检测器信号出错。速度控制单元的检测回路不良。电动机与机械间的间隙太大。(2)伺服驱动器上的7段数码管报警 FANUC C系列、/i系列数字式交流伺服驱动器通常无状态指示灯显示，驱动器的报警是通过驱动器上的7段数码管进行显示的。根据7段数码管的不同状态显示，可以指示驱动器报警的原因。FANUC