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 机机床床进进给给伺伺服服系系统统的的故故障障按按机机床床提提供供的的报报警警形形式大致可分为三类：式大致可分为三类： 1 1）CRTCRT或操作面板上显示报警内容，它是利用软件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。的诊断程序来实现。 2 2）利用进给伺服驱动单元上的硬件（如发光二极管）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）显示报警驱动或数码管指示，保险丝熔断等）显示报警驱动 单元的故障。单元的故障。 3 3）进给运动不正常，但没有任何报警指示。）进给运动不正常，但没有任何报警指示。 1 对于伺服系统功率电路出现问题较多，任何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。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：伺服系统常见的故障可以分为三类： 1 1、功率电路、功率电路( (逆变器逆变器) )类故障类故障 2 2、硬件类故障、硬件类故障 3 3、软件类故障、软件类故障2主电路过压主电路过压 1、功率电路、功率电路(逆变器逆变器)类故障类故障主电路欠压主电路欠压 过电流过电流短路短路IPMIPM模块故障模块故障制动故障制动故障 3主电路过压主电路过压 1)1)接通控制电源时出现接通控制电源时出现 2)2)接通主电源时出现接通主电源时出现 3)3)电机动运行电机动运行 过程中出现过程中出现 电路板故障电路板故障 电源电压过高。电源电压过高。电源电压波形不正常。电源电压波形不正常。 外部制动电阻接线断开。外部制动电阻接线断开。 制动晶体管损坏。制动晶体管损坏。内部制动电阻损坏。内部制动电阻损坏。 制动回路容量不够。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负载转动惯量过大4主电路欠压主电路欠压 接通主电源时出现接通主电源时出现 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5过电流过电流 对与伺服系统来说，过电流一般指的电机电流，短时对与伺服系统来说，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。至引起逆变器件的炸裂。1 1）U U、V V、W W与地线连接错误，或它们之间存在短路。与地线连接错误，或它们之间存在短路。2 2）伺服驱动器故障）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（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。）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。）电机线圈烧坏，电机动力线是否绝缘不好。6）主回路的）主回路的IGBTIGBT或或IPMIPM模块烧坏，造成异常电流报警。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 管档测对应的轴管档测对应的轴U U、V V、W W。对十、一的导通压降，如。对十、一的导通压降，如 果为果为0 0，则模块烧坏，可先拆开外壳，然后将固定模，则模块烧坏，可先拆开外壳，然后将固定模 块的螺钉拆下，更换模块。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。）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。）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，）如果与时间有关，当停机一段时间再开，报警消失， 则可能是则可能是IPMIPM太热，检查是否负载太大。太热，检查是否负载太大。7 产生的原因一般是因为电机电源引起的相间短路，如果出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（一般是现这种现象，那么系统应该在很短的时间内（一般是2MS2MS之内）之内）切断电路。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。常见原因是：电机的动力电缆，制动时制动电路的影响。短路短路8IPMIPM模块故障模块故障接通控制电源时出现接通控制电源时出现 电机运行过程中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 9制动故障制动故障 接通控制电源时出现接通控制电源时出现 电机运行过程中出现电机运行过程中出现 电路板故障 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 102、硬件类故障：、硬件类故障：A/DA/D转换异常转换异常电源异常电源异常过热异常过热异常编码器断线编码器断线CPUCPU异常异常11过热异常过热异常接通控制电接通控制电源时出现源时出现 电路板故障 电缆断线。电机内部温度继电器损坏 电机运行过电机运行过程中出现程中出现 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润滑切削参数12电源异常电源异常 伺服系统内部电源使用比较复杂，由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，那么系统就会报动的范围过大的情况下，那么系统就会报电源异常的报警。电源异常的报警。13编码器断线编码器断线编码器电缆过长，造成编码器供电电压偏低。编码器电缆过长，造成编码器供电电压偏低。 编码器电缆不良编码器电缆不良 外部干扰外部干扰 编码器接线错误编码器接线错误 编码器损坏编码器损坏 14CPUCPU异常异常A/DA/D转换异常转换异常153、软件类故障、软件类故障超速超速偏差过大偏差过大过载过载16超速超速电机运行过程中电机运行过程中接通控制电源时接通控制电源时电机刚启动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 17偏差过大偏差过大接通控制电源时接通控制电源时输入指令脉冲输入指令脉冲 电机运行过程中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 18切削力过大、加工力过大、进给过快，降低进给切削力过大、加工力过大、进给过快，降低进给 速度及减少加深。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。丝杆中心线不正。调整皮带、丝杆、螺母座。a a丝杠、螺母研损，换新丝杠。丝杠、螺母研损，换新丝杠。b b丝杠轴承研损，换轴承。丝杠轴承研损，换轴承。c c传动导轨面研损，修机床导轨面。传动导轨面研损，修机床导轨面。d d压板面或镶条研损，修压板镶条。压板面或镶条研损，修压板镶条。过载过载19丝杆与导轨平行差，调查丝杠位置。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、修理。导向导轨面平行差，调查、修理。丝杠轴承锁紧螺母、螺纹与端面超差，修锁紧丝杠轴承锁紧螺母、螺纹与端面超差，修锁紧螺母端面。螺母端面。压板、镶条的接触为中间硬，造成导向不好，压板、镶条的接触为中间硬，造成导向不好，运动中磨损造成。运动中磨损造成。丝杠导轨缺少润滑丝杠导轨缺少润滑203、其它常见故障、其它常见故障风扇报警风扇报警串行编码器通信错误报警串行编码器通信错误报警电池低电压报警电池低电压报警工作过程中，振动或爬行工作过程中，振动或爬行 运动失控（飞车）运动失控（飞车） 机床定位精度或加工精度差机床定位精度或加工精度差 窜动窜动 21 风扇过热，或风扇太脏，或损坏。风扇过热，或风扇太脏，或损坏。1 1）观察风扇是否有风，如果没风或不转，）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，更或酒精清洗后再装上，如果还不行，更 换风扇。换风扇。2 2）拆下控制板，用万用表测量有风扇插座）拆下控制板，用万用表测量有风扇插座 的线路是否有断线。的线路是否有断线。风扇报警风扇报警22单元检测到电机编码器断线或通信不良。单元检测到电机编码器断线或通信不良。1 1）检查电机的编码器反馈线与放大器的连接）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。是否正确，是否牢固。2 2）如果反馈线正常，更换伺服电机或编码器。）如果反馈线正常，更换伺服电机或编码器。3 3）如果是偶尔出现，可能是干扰引起，检查）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串行编码器通信错误报警23 绝对编码器电池电压太低，需更换。检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，更查伺服放大器上的电池是否电压不够，更换电池。换电池。电池低电压报警电池低电压报警241 1）传动环节间隙过大；）传动环节间隙过大；2 2）电动机负载过大；）电动机负载过大；3 3）伺服电动机或速度位置检测部件不良；）伺服电动机或速度位置检测部件不良；4 4）外部干扰、接地、屏蔽不良等等。）外部干扰、接地、屏蔽不良等等。5 5）驱动器的设定和调整不当。）驱动器的设定和调整不当。 工作过程中，振动或爬行工作过程中，振动或爬行 25 系统未给伺服单元指令，而电机自行行走。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。应检查伺服输出，速度反馈等回路。1 1）直流伺服系统）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。、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、查外部接线是否正常，包括：三相输入相序U U、V V、W W是是否正确，输出到电机的十、一端子是否接反，插头是否否正确，输出到电机的十、一端子是否接反，插头是否松动。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、查电机速度反馈是否正常，是否接反是否断线是否无反馈。馈。运动失控（飞车）运动失控（飞车） 26、交换控制电路板，如果故障随控制板转移则、交换控制电路板，如果故障随控制板转移则是电路板故障。是电路板故障。、系统的速度检测和转换回路故障、系统的速度检测和转换回路故障2）交流伺服系统）交流伺服系统、伺服电机、伺服电机U U、V V、W W相序接错；相序接错；、速度反馈信号断线或接成正反馈；、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、位置反馈信号断线或接成正反馈27 机床定位精度或加工精度差可分为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精度不好、圆弧插补加工的圆度差等情况。况。 1 1）加）加/ /减速时间设定过小减速时间设定过小 。 2 2）电动机与机床的连接部分刚性差或连接）电动机与机床的连接部分刚性差或连接 不牢固。不牢固。 3 3）机械传动系统存在爬行或松动。）机械传动系统存在爬行或松动。 4 4）伺服系统的增益不足。）伺服系统的增益不足。 机床定位精度或加工精度差机床定位精度或加工精度差 285 5）位置检测器件（编码器、光栅）不良。）位置检测器件（编码器、光栅）不良。6 6）速度控制单元控制板不良。）速度控制单元控制板不良。7 7）机床反向间隙大、定位精度差。）机床反向间隙大、定位精度差。 8 8）位置环增益设定不当。）位置环增益设定不当。9 9）各插补轴的检测增益设定不良。）各插补轴的检测增益设定不良。1010）感应同步器或旋转变压器的接口板调整不良。）感应同步器或旋转变压器的接口板调整不良。1111）丝杠间隙或传动系统间隙过大。）丝杠间隙或传动系统间隙过大。 291 1）测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反）测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号干扰等。馈信号干扰等。 2 2）速度控制信号不稳定或受到干扰。）速度控制信号不稳定或受到干扰。 3 3）接线端子接触不良，如螺钉松动等。当窜动）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由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。大所致。 窜动窜动 30 1 1）进给传动链的润滑状态不良。）进给传动链的润滑状态不良。 2 2）伺服系统增益设置过低。）伺服系统增益设置过低。 3 3）外加负载过大。）外加负载过大。 4 4）连轴器有裂纹或松动。）连轴器有裂纹或松动。爬行爬行31 往往是往往是CNCCNC中与伺服驱动有关的参数设定、中与伺服驱动有关的参数设定、调整不当引起的。调整不当引起的。 1) 1) 位置反馈电缆未接好。位置反馈电缆未接好。 2) 2) 位置检测编码器工作不正常。位置检测编码器工作不正常。 3) 3) 特性参数调得太硬，检查伺服单元有关增益特性参数调得太硬，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）。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）伺服电机静止时抖动或尖叫（高频振荡）32 1 1）位置反馈的极性错误。）位置反馈的极性错误。 2 2）由于外力使坐标轴产生了位置偏移。）由于外力使坐标轴产生了位置偏移。 3 3）驱动器、测速发电机、伺服电动机或系）驱动器、测速发电机、伺服电动机或系 统位置测量回路不良。统位置测量回路不良。伺服电动机开机后即自动旋转伺服电动机开机后即自动旋转331 1）三相输入电压低，高速时出力不足）三相输入电压低，高速时出力不足2 2）伺服电机输出转矩电流限制值设定不当（偏低）伺服电机输出转矩电流限制值设定不当（偏低）3 3）伺服电机的转子磁场位置检测编码器安装位置错）伺服电机的转子磁场位置检测编码器安装位置错 误或不良误或不良4 4）电动机永磁体转子退磁，）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，测试电机定子其他设备转动电机轴快速旋转，测试电机定子U U、V V、W W间的电压，若电压低而且电机发热较厉害，则说转子已间的电压，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。退磁，送电机生产厂家充磁或更换电机。伺服电机出力不足伺服电机出力不足341 1）没有配重或平衡装置；配重或平衡装置失效或工）没有配重或平衡装置；配重或平衡装置失效或工作不可靠作不可靠2 2）上电时升降轴电机抱闸打开太早，检查）上电时升降轴电机抱闸打开太早，检查PLCPLC程序，程序，确保接通升降电机的驱动器的伺服使能有效后，确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，才能打开闸电机轴上有力时，才能打开闸3 3）断电时，抱闸关闭太慢或伺服电机在闸还未抱住）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时就失电无力启动时升降轴的位置变化启动时升降轴的位置变化35进给伺服驱动系统日常维护进给伺服驱动系统日常维护（一）安装注意事项一）安装注意事项 1）伺服单元应置于密封的强电柜内）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）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）电机的安装要遵循下列原则: i）安装面要平，有足够的刚性。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。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。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，环境温度电机应安装在灰尘少、湿度不高场所，环境温度 应在应在40以下。以下。 v) 电机应安装远离切削液和油的位置。电机应安装远离切削液和油的位置。36（二）使用检查二）使用检查 1）伺服系统启动前的检查）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检查伺服单元和电动机的信号线、动力线等、动力线等 的连接是否正确，是否松动以及绝缘是否良好。的连接是否正确，是否松动以及绝缘是否良好。 ii)ii)强电柜和电机是否可靠接地。强电柜和电机是否可靠接地。 iii)iii)电机电刷的安装是否牢靠，电机安装螺栓是否完电机电刷的安装是否牢靠，电机安装螺栓是否完 全拧紧。全拧紧。37 2 2）使用时的检查）使用时的检查 i)i)运行时电柜门要关闭运行时电柜门要关闭 ii)ii)检查速度指令值与电机转速是否一致检查速度指令值与电机转速是否一致 iii)iii)电机有否发出异常声音和异常振动电机有否发出异常声音和异常振动 iv)iv)轴承温度是否有急剧上升的不正常现象轴承温度是否有急剧上升的不正常现象 v)v)在电刷上是否有显著的火花发生痕迹在电刷上是否有显著的火花发生痕迹 3839404142434445若有不当之处，请指正，谢谢！46