伺服系统的故障诊断

过电流报警 增加
端子牢靠
主轴定位 抖动
定位 抖动
反馈有误 定位工况 保证灵活 参数不当 安固情况 稳定可靠
主轴转速与 进给停主轴 脉冲编码器 I/O 观察 进给不匹配 转乱牙现象 或连接电缆 通断判断
更换 检查
转速偏离 指令值
转速超 转速值
过载 I/O错误 模拟量不符
伺服系统的故障诊断
相应 检测
换件调 整参数
伺服系统的故障诊断
伺服系统的故障诊断
伺服系统的故障诊断
例：某加工中心主轴在运转时抖动，主轴箱噪声 增大，影响加工质量。经检查主轴箱和直流主轴电 动机正常，把检查转到主轴电机的控制系统,测得的 速度指令信号正常，而速度反馈信号出现不应有的 脉冲信号，问题出在速度检测元件上，经检查，测 速发电机碳刷完好，但换向器因碳粉堵塞而造成一 绕组断路，使测得的反馈信号出现规律性的脉冲， 导致速度调节系统调节不平稳，使驱动系统输出的 电流忽大忽小，从而造成电动机轴的抖动。用酒精 清洗换向器，彻底消除碳粉，即可排除故障.
第四章 伺服系统的故障诊断
§4.1 伺服系统的概述 1.含义及特点：
以机械位置或角度作为控制对象的自动控制 系统，是一种位置随动系统。 高精度、快速度、良好的稳定性 2. 组 成： 伺服驱动系统、机械传动系统、检测反馈系统
伺服系统的故障诊断
其中伺服驱动系统： 主轴驱动系统：控制机床主轴旋转运动 进给驱动系统：控制机床各坐标的进给运动
控制方式、斜坡上升和下降时t等 故障显示方式：指示灯或LED显示，
同时显示故障代码
伺服系统的故障诊断
2）变频器的故障类型
故障类型 指示灯状态 代码
分析和处理
过电压 绿led 闪亮 F0002 1)超压+10% 加装稳压器
2)降速过快 调整优化参数
欠电压 过电流
绿黄led闪 亮
F0003 1)低压-15%缺相加装稳压器
2)整流器件损坏 更换
3)限流电阻长时间接入主
回路 切除
黄led 闪亮 F0001 1)短路 负载 接地
增加绝缘强度
2)非短路 过载 加速过快
检查 优化参数
伺服系统的故障诊断
3）变频器的测量 1）测绝缘=> 兆欧表 2）测电流=> 电磁式仪表 3）测电压=> 整流式仪表 （输出端） 4）测波形=> 高压探头
c轴 PWM、主进 同步，C轴
PWM：(Pulse Width Modulation) 脉冲宽度调制 脉冲宽度调制（PWM）是英文
“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉 宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对 模拟电路进行控制的一种非常有效的技术， 广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等 许多领域。一种模拟控制方式，根据相应载 荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置， 来实现开关稳压电源输出晶 体管或晶体管导 通时间的改变，这种方式能使电源的输出电 压在工作条件变化时保持恒定。
伺服系统的故障诊断
主 轴 放大器
模拟量主轴放大器（变频器） 串 行 主 轴 放 大 器
伺服系统的故障诊断
主轴电动机
普通型和变频专用电动机
串行数字主轴电动机
伺服系统的故障诊断
主轴传动 机 构
带传动（经过一级降速）
经过一级齿轮的带传动
伺服系统的故障诊断
主轴传动 机 构
几级降速齿轮传动
内装式电机主轴单元 （电主轴）
其他分类： 按调节理论分：开环控制系统、闭环、半闭环 按控制信号分：模拟控制系统、数字控制系统 按电气控制原理分：直流伺服、交流伺服
伺服系统的故障诊断
闭环伺服系统是误差控制随动系统。
闭环伺服系统
伺服系统的故障诊断
开环伺服系统
伺服系统的故障诊断
半闭环伺服系统
伺服系统的故障诊断
§4.2 主轴伺服系统的故障分析及维护 一、 主轴驱动变速的形式 1）伺服电机直接驱动的传动 2）同步齿形带传动 3）齿轮变速传动
伺服系统的故障诊断
2）主轴过载 3）主轴定位抖动 4）主轴转速与进给不匹配 5）转速偏离指令值 6）主轴异常噪声及振动 7）主轴电动机不转
伺服系统的故障诊断
故障类型 故障现象 原因分析 检查方法 采取措施
外界干扰 无规律振 动或转动
干扰 误动作
调整参数，不 能消除为干扰
净化 屏蔽
主轴过载 电机过热 过载 电流 报警信息 保持通风
伺服系统的故障诊断
低压通用变频
电源
输出电压为 380～650V， 转速
输出功率为 转向
0.75～400kW，
工作频率为 报警 0～400Hz 。 连接
串行
伺服系统的故障诊断
3.变频器的参数及故障诊断
以SIEMENS MicroMaster 420型为例 1）参数设定及显示方式
参数设定内容：P额、V工、I工、µmax、µmin、（频率）
伺服系统的故障诊断
主轴位置和速度检测装置
电动机内装位置和速度传感器 主轴位置与速度编码器
伺服系统的故障诊断
交流伺服电机
固有缺点，如电刷和换向器易于磨损，需经wk.baidu.com常维护；换向时换向器会产生火花。
直流电机结构复杂，制造困难， 交流电机的
输出功率可比直流电机提高10％～70％。 此外，交流电机的容量可比直流电机做得大。
伺服系统的故障诊断
二、 交流主轴伺服系统
系统名称 FANUC
系列号
S，P，H
αβ
电机输出功率
（kw）
1.5~37
SIEMENS 1PH5 1PH6
3~100
MITSUBISHI SP，SPJ1
SPJ2
0.2~45
伺服系统的故障诊断
特点描述
微处理器，矢 量、PWM，
定向 模块，SPWM 矢量、准停、
振动或转动。
伺服系统的故障诊断
伺服系统的故障诊断
原因分析： 主轴伺服系统受到电磁、供电线路或信号传 输干扰的影响，主轴速度指令信号或反馈信 号受到干扰，主轴伺服系统误动作。
检查方法： 令主轴转速指令信号为零，调整参数观察， 不能消除则多为外界干扰信号引起。
采取措施： 电源进线段加装电源净化装置，动力线和信 号线分开，布线要合理，信号线和反馈线按 要求屏蔽，接地线要可靠。
伺服系统的故障诊断
三、变频调速 1.通用变频器的含义 a、与通用三相异步电动机配套应用 b、多种可选择的功能，通过不同的组合
伺服系统的故障诊断
主 轴 放大器
模拟量主轴放大器（变频器） 串 行 主 轴 放 大 器
伺服系统的故障诊断
2.变频的原理
n=60f/p(1- s)
n:电动机转速 f:电源频率 p:电机极对数 s:电机转差率
注：（1）变频器的冷却采用风冷，保持滤网和 散热器的清洁。
（2）接线考虑屏蔽及隔离。
伺服系统的故障诊断
四、主轴伺服系统故障分析与排除
1.故障形式
1)在操作面板上用指示灯或CRT显示报警信息 2)在主轴驱动装置上用指示灯或数码管显示故
障状态 3)主轴工作不正常，无报警信息。
2.常见主轴伺服系统故障
1）外界干扰 故障现象：主轴在运转过程中出现无规律性的