进给伺服系伺服系统缺点的反映方式缺点的反映方式华中数控 孙海亮高级工程师中职国培机械制造与控制专业 机床进给伺服系统的缺点按机床提供的报警方式大致可分为三类： 1CRT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。 2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 单元的缺点。 3进给运动不正常，但没有任何报警指示。 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，呵斥我们伺服内部的功率管在开通和关短的在，呵斥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。 进给伺服系伺服系统常常见缺点缺点伺服系统常见的缺点可以分为三类：伺服系统常见的缺点可以分为三类： 1 1、功率电路、功率电路( (逆变器逆变器) )类缺点类缺点 2 2、硬件类缺点、硬件类缺点 3 3、软件类缺点、软件类缺点主电路过压主电路过压 1、功率、功率电电路路(逆逆变变器器)类类缺点缺点主电路欠压主电路欠压 过电流过电流短路短路IPMIPM模块缺点模块缺点制动缺点制动缺点 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)电机动运转电机动运转 过程中出现过程中出现 电路板缺点电路板缺点 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 电路板缺点。电源保险损坏。软启动电路缺点。整流器损坏。 电源电压低。电源容量不够。瞬时掉电。 电机运转过程中出现电机运转过程中出现 暂时停电20mS以上。伺服ON信号提早有效过电流过电流 对与伺服系统来说，过电流普通指的电机电流，短时对与伺服系统来说，过电流普通指的电机电流，短时间内，电机电流过大是允许的，但是假设是长时间内的大电间内，电机电流过大是允许的，但是假设是长时间内的大电流，就会呵斥逆变器件的发热，假设散热条件比较差的情况流，就会呵斥逆变器件的发热，假设散热条件比较差的情况下，就会由于发热而产生的热应力对电子电路呵斥影响。甚下，就会由于发热而产生的热应力对电子电路呵斥影响。甚至引起逆变器件的炸裂。至引起逆变器件的炸裂。1 1U U、V V、W W与地线衔接错误，或它们之间存在短路。与地线衔接错误，或它们之间存在短路。2 2伺服驱动器缺点伺服驱动器缺点 电流反响电路、功率晶体管或者电路板缺点电流反响电路、功率晶体管或者电路板缺点) )。因负载转动惯量大并且高速旋转，制动电路缺点。因负载转动惯量大并且高速旋转，制动电路缺点。电机线圈烧坏，电机动力线能否绝缘不好。电机线圈烧坏，电机动力线能否绝缘不好。主回路的主回路的IGBTIGBT或或IPMIPM模块烧坏，呵斥异常电流报警。模块烧坏，呵斥异常电流报警。 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，那么模块烧坏，可先拆开外壳，然后将固定模，那么模块烧坏，可先拆开外壳，然后将固定模 块的螺钉拆下，改换模块。块的螺钉拆下，改换模块。检查系统的伺服参数设定能否有误。检查系统的伺服参数设定能否有误。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。假设与时间有关，当停机一段时间再开，报警消逝，假设与时间有关，当停机一段时间再开，报警消逝， 那么能够是那么能够是IPMIPM太热，检查能否负载太大。太热，检查能否负载太大。 产生的缘由普通是由于电机电源引起的相间短路，假设出产生的缘由普通是由于电机电源引起的相间短路，假设出现这种景象，那么系统应该在很短的时间内普通是现这种景象，那么系统应该在很短的时间内普通是2MS2MS之内之内切断电路。切断电路。常见缘由是：电机的动力电缆，制动时制动电路的影响。常见缘由是：电机的动力电缆，制动时制动电路的影响。短路短路IPMIPM模块缺点模块缺点接通控制电源时出现接通控制电源时出现 电机运转过程中出现电机运转过程中出现 电路板缺点 遭到干扰 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 遭到干扰 制动缺点制动缺点 接通控制电源时出现接通控制电源时出现 电机运转过程中出现电机运转过程中出现 电路板缺点 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 遭到干扰 2、硬件、硬件类类缺点：缺点：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 电路板缺点 电缆断线。电机内部温度继电器损坏 电机运转过电机运转过程中出现程中出现 电机过负载 长期超越额定转矩运转 电机内部温度继电器损坏环境温度过高机械传动不良 电机内部缺点 切削力过大丝杆传动扭矩大光滑切削参数电源异常电源异常 伺服系统内部电源运用比较复杂，由伺服系统内部电源运用比较复杂，由于硬件缘由能够呵斥电源的浮动，假设浮于硬件缘由能够呵斥电源的浮动，假设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。编码器断线编码器断线编码器电缆过长，呵斥编码器供电电压偏低。编码器电缆过长，呵斥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 CPUCPU异常异常A/DA/D转换异常转换异常3、软软件件类类缺点缺点超速超速偏向过大偏向过大过载过载超速超速电机运转过程中电机运转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缺点。编码器缺点 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 编码器缺点 编码器电缆不良 伺服系统不稳定，引起超调 偏向过大偏向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 电机运转过程中电机运转过程中电路板缺点 遭到干扰 电机U、V、W引线接错 编码器电缆引线接错 编码器缺点 设定位置超差检测范围大小 位置比例增益太小 转矩缺乏 指令脉冲频率太高 切削力切削力过大、加工力大、加工力过大、大、进给过快，降低快，降低进给 速度及减少加深。速度及减少加深。 进给丝杆杆传动扭矩大超越扭矩大超越设计要求，要求，传动皮皮 带过紧，丝杆，螺母座未安装好或螺母座端面与杆，螺母座未安装好或螺母座端面与 丝杆中心杆中心线不正。不正。调整皮整皮带、丝杆、螺母座。杆、螺母座。a a丝杠、螺母研杠、螺母研损，换新新丝杠。杠。b b丝杠杠轴承研承研损，换轴承。承。c c传动导轨面研面研损，修机床，修机床导轨面。面。d d压板面或板面或镶条研条研损，修，修压板板镶条。条。过载过载丝杆与杆与导轨平行差，平行差，调查丝杠位置。杠位置。导轨面平面度差；面平面度差；压板面与板面与导轨面平行差；两面平行差；两导导游游轨面平行差，面平行差，调查、修、修缮。丝杠杠轴承承锁紧螺母、螺螺母、螺纹与端面超差，修与端面超差，修锁紧螺母端面。螺母端面。压板、板、镶条的接触条的接触为中中间硬，呵斥硬，呵斥导向不好，向不好，运运动中磨中磨损呵斥。呵斥。丝杠杠导轨短少光滑短少光滑3、其它常、其它常见见缺点缺点风扇报警风扇报警串行编码器通讯错误报警串行编码器通讯错误报警电池低电压报警电池低电压报警任务过程中，振动或爬行任务过程中，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 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察看风扇能否有风，假设没风或不转，察看风扇能否有风，假设没风或不转， 拆下察看扇叶能否有较多油污，用汽油拆下察看扇叶能否有较多油污，用汽油 或酒精清洗后再装上，假设还不行，更或酒精清洗后再装上，假设还不行，更 换风扇。换风扇。2 2拆下控制板，用万用表丈量有风扇插座拆下控制板，用万用表丈量有风扇插座 的线路能否有断线。的线路能否有断线。风扇报警风扇报警单元检测到电机编码器断线或通讯不良。单元检测到电机编码器断线或通讯不良。1 1检查电机的编码器反响线与放大器的衔接检查电机的编码器反响线与放大器的衔接 能否正确，能否结实。能否正确，能否结实。2 2假设反响线正常，改换伺服电机或编码器。假设反响线正常，改换伺服电机或编码器。3 3假设是偶尔出现，能够是干扰引起，检查假设是偶尔出现，能够是干扰引起，检查 电动机反响线的屏蔽线能否完好。电动机反响线的屏蔽线能否完好。串行编码器通讯错误报警串行编码器通讯错误报警 绝对编码器电池电压太低，需改换。绝对编码器电池电压太低，需改换。检检查伺服放大器上的电池能否电压不够，更查伺服放大器上的电池能否电压不够，更换电池。换电池。电池低电压报警电池低电压报警1传动环节间隙过大；2电动机负载过大；3伺服电动机或速度位置检测部件不良；4外部干扰、接地、屏蔽不良等等。5驱动器的设定和调整不当。 任务过程中，振动或爬行任务过程中，振动或爬行 系统未给伺服单元指令，而电机自行行走。是由于正反响或无速度反响信号引起的，所以应检查伺服输出，速度反响等回路。1直流伺服系统、检查三相输入电压能否缺相，或保险能否有一相烧断。、查外部接线能否正常，包括：三相输入相序U、V、W能否正确，输出到电机的十、一端子能否接反，插头能否松动。、查电机速度反响能否正常，能否接反能否断线能否无反响。运动失控飞车运动失控飞车 、交换控制电路板，假设缺点随控制板转移那、交换控制电路板，假设缺点随控制板转移那么是电路板缺点。么是电路板缺点。、系统的速度检测和转换回路缺点、系统的速度检测和转换回路缺点2 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；、速度反响信号断线或接成正反响；、速度反响信号断线或接成正反响；、位置反响信号断线或接成正反响、位置反响信号断线或接成正反响 机床定位精度或加工精度差可分为定位超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、定位点精度不好、圆调、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况。弧插补加工的圆度差等情况。 1 1加加/ /减速时间设定过小减速时间设定过小 。 2 2电动机与机床的衔接部分刚性差或衔接电动机与机床的衔接部分刚性差或衔接 不结实。不结实。 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伺服系统的增益缺乏。伺服系统的增益缺乏。 机床定位精度或加工精度差机床定位精度或加工精度差 5 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。 1 1测速信号不稳定，如测速安装缺点、测速反测速信号不稳定，如测速安装缺点、测速反响信号干扰等。响信号干扰等。 2 2速度控制信号不稳定或遭到干扰。速度控制信号不稳定或遭到干扰。 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，普通是发生在由正向运动向反向运动的瞬间，普通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 1进给传动链的光滑形状不良。 2伺服系统增益设置过低。 3外加负载过大。 4连轴器有裂纹或松动。爬行爬行 往往是CNC中与伺服驱动有关的参数设定、调整不当引起的。 1) 位置反响电缆未接好。 2) 位置检测编码器任务不正常。 3) 特性参数调得太硬，检查伺服单元有关增益 调理的参数，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。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 1 1位置反响的极性错误。位置反响的极性错误。 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、伺服电动机驱动器、测速发电机、伺服电动机或系或系 统位置丈量回路不良。统位置丈量回路不良。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1 1三相输入电压低，高速时出力缺乏三相输入电压低，高速时出力缺乏2 2伺服电机输出转矩电流限制值设定不当伺服电机输出转矩电流限制值设定不当偏低偏低3 3伺服电机的转子磁场位置检测编码器安装伺服电机的转子磁场位置检测编码器安装位置错位置错 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， 高温暖电机定子大电流均可呵斥转子高温暖电机定子大电流均可呵斥转子退磁，判别转子退磁的方法有：在伺服电退磁，判别转子退磁的方法有：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，测试电机定子电机轴快速旋转，测试电机定子U U、V V、W W间的电压，假设电压低而且电机发热较厉间的电压，假设电压低而且电机发热较厉害，那么说转子已退磁，送电机消费厂家害，那么说转子已退磁，送电机消费厂家充磁或改换电机。充磁或改换电机。伺服电机出力缺乏伺服电机出力缺乏1 1没有配重或平衡安装；配重或平衡安装失效或任没有配重或平衡安装；配重或平衡安装失效或任务不可靠务不可靠2 2上电时升降轴电机抱闸翻开太早，检查上电时升降轴电机抱闸翻开太早，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，才干翻开闸电机轴上有力时，才干翻开闸3 3断电时，抱闸封锁太慢或伺服电机在闸还未抱住断电时，抱闸封锁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本卷一安装本卷须知知 1伺服伺服单元元应置于密封的置于密封的强电柜内柜内 2安装伺服安装伺服单元元时应思索到容易思索到容易维修修检查和装配和装配 3电机的安装要遵照以下原那么机的安装要遵照以下原那么: i安装面要平，有足安装面要平，有足够的的刚性。性。 ii安装位置尽能安装位置尽能够使使检修作修作业容易容易进展。展。 iii) 出入出入电机冷却机冷却风口的空气要充分，安装位置要尽口的空气要充分，安装位置要尽 能能够使冷却部分的使冷却部分的检修清修清洁任任务容易容易进展。展。 iv) 电机机应安装在灰安装在灰尘少、湿度不高少、湿度不高场所，所，环境温度境温度 应在在40以下。以下。 v) 电机机应安装安装远离切削液和油的位置。离切削液和油的位置。二运用检查二运用检查 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、动力线等检查伺服单元和电动机的信号线、动力线等 的衔接能否正确，能否松动以及绝缘能否良好。的衔接能否正确，能否松动以及绝缘能否良好。 ii)强电柜和电机能否可靠接地。强电柜和电机能否可靠接地。 iii)电机电刷的安装能否牢靠，电机安装螺栓能否完电机电刷的安装能否牢靠，电机安装螺栓能否完 全拧紧。全拧紧。 2运用时的检查 i)运转时电柜门要封锁 ii)检查速度指令值与电机转速能否一致 iii)电机有否发出异常声音和异常振动 iv)轴承温度能否有急剧上升的不正常景象 v)在电刷上能否有显著的火花发生痕迹