FANUC交流伺服系统的常见故障与维修
FANUC交流伺服系统的常见故障与维修
慧聪网 2006年5月9日11时20分网友评论 0 条进入论坛
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-H002-H006等规格，常用的双轴型有A06B-6066-H222~H224/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-H001~H007/H023/H025等；常用的双轴型有A06B-6058-H221~H231/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 α/αC/αM/αL系列伺服电动机配套的FANUC α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PWM控制，IGBT驱动。FANUC α系列数字式交流速度控制单元有如下两种基本结构形式：
①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-H101~H106等，常用的双轴型有A06B-6079-H201~H208等规格，常用的三轴型有A06B-6079/6080-H301～H307等规格，多与FANUC 0C、15A/B、16A/B、18A、20、21系统配套使用。
②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-H10l~H106等规格，常用的双轴型有A06B-6089-H201~H210等规格，多与FANUC 0C、0D、15A/B、16A/B、18A、20、21系统配套使用。
4)与FANUC β系列伺服电动机配套的FANUC β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-H101~H104/H151~H154//H111-H114，多与FANUC 0TD、PM01等经济型数控系统配套使用。
5)与FANUC αi系列伺服电动机配套的FANUCαi系列伺服驱动器是FANUC公司的最新产品，它在FANUC α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。
α 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
是否损坏。
③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。
④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：
①主回路逆变晶体管TMl~TM3模块不良。
②电动机不良，电枢线间短路或电枢对地短路。
③逆变晶体管的直流输出端短路或对地短路。
④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TMI~TM3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：
①速度控制单元的辅助控制电压输入ACl8V过低或无输入。
②速度控制单元的辅助电源控制回路故障。
③速度控制单元的+5V熔断器熔断。
④瞬间电压下降或电路干扰引起的偶然故障。
⑤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
①4N0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。
②4N1报警：表示n轴在运动时，位置跟随误差超过了允许的范围。
⑧4N3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。
④4N4报警：表示n轴速度给定太大。
⑤4N6报警：表示n轴位置测量系统不良。
⑥940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
①SV00报警：测速发电动机断线报警。
②SV01报警：表示伺服内部发生过电流(过负载)报警，原因同OVC报警。
③SV02报警：速度控制单元主回路断路器跳闸。
2)FANUCl0/11/12/15系统的报警。当使用数字伺服时，在FANUC l0/11/12及FANUC15上可以显示相应的报警。这些报警中，SV000~SVl00号报警的含义与前述的模拟伺服基本相同，不再赘述。对于数字伺服的特殊报警主要有以下几个。
①SVl01报警：绝对编码器数据出错报警。可能的原因是绝对编码器不良或机床位置不正确。
②SVll0报警：串行编码器报警(串行A)。可能的原因是串行编码器不良或连接电缆不良，具体内容可以参见α/β系列伺服驱动器报警说明。
③SVlll报警：串行编码器报警(串行C)，原因同上。
④SVll4报警：串行编码器数据出错。
⑤SVll5报警：串行编码器通信出错。
⑥SVll6报警：驱动器主接触器(MCC)不良。
⑦SVll7报警：数字伺服电流转换错误。
⑧SVll8报警：数字伺服检测到异常负载。
3)FANUCl6/18系统的报警。在FANUCl6/18系统中，当伺服驱动器出现报警时，CNC亦可显示相应的报警信息，这些信息包括：
①ALM400报警：伺服驱动器过载，可以通过诊断参数DGN201进一步分析，有关DGN201的说明见后述。
②ALM401报警：伺服驱动器未准备好，DRDY信号为“0”。
③ALM404报警：伺服驱动器准备好信号DRDY出错，原因是驱动器主接触器接通(MCON)未发出，但驱动器DRDY信号已为“1”。
④ALM405报警：回参考点报警。
⑤ALM407报警：位置误差超过设定值。
⑥ALM409报警：驱动器检测到异常负载。
⑦ALM410报警：坐标轴停止时，位置跟随误差超过设定值。
⑧ALM411报警：坐标轴运动时，位置跟随误差超过设定值。
⑨ALM413报警：数字伺服计数器溢出。
⑩ALM414报警：数字伺服报警，详细内容可以参见诊断参数DGN200~204的说明。
⑾ALM415报警：数字伺服的速度指令超过了极限值(511875P/s)，可能的原因是机床参数CMR设定错误。⑿ALM416报警：编码器连接出错报警，详细内容可参见诊断参数DGN201的说明。
⒀ALM417报警：数字伺服参数设定错误报警，相关的参数有：PRM2020/2022/2023/2024/2084/2085/1023等。
⒁ALM420报警：同步控制出错。
⒂ALM421报警：采用双位置环控制时，位置误差超过。
在系统使用绝对编码器时，报警还包括以下内容：
①ALM300报警：坐标轴需要手动回参考点操作。
②ALM301报警：绝对编码器通信出错。
⑧ALM302报警：绝对编码器数据转换出现超时报警。
④ALM303报警：绝对编码器数据格式出错。
⑤ALM304报警：绝对编码器数据奇偶校验出错。
⑥ALM305报警：绝对编码器输入脉冲错误。
⑦ALM306报警：绝对编码器电池电压不足，引起数据丢失。
⑧ALM307报警：绝对编码器电池电压到达更换值。
⑨ALM308报警：绝对编码器电池报警。
⑩ALM308报警：绝对编码器回参考点不能进行。
在系统使用串行编码器时，串行编码器报警内容如下：
①ALM350报警：串行编码器故障，具体内容可以通过诊断参数DGN202/204检查。
1—电枢线插座 2—连接轴 3—转子 4—外壳 5—绕组 6—后盖联接螺钉 7—安装座
8—安装座联接螺钉 9—编码器固定螺钉 10—编码器联接螺钉 11—后盖 12—橡胶盖
13—编码器轴 14—编码器电缆 15—编码器插座
图5-16 伺服电动机结构示意图
1）松开后盖联接螺钉6，取下后盖11。
2）取出橡胶盖12。
3)取出编码器联接螺钉10，脱开编码器和电动机轴之间的联接。
4)松开编码器固定螺钉9，取下编码器。
注意：由于实际编码器和电动机轴之间是锥度啮合，联接较紧，取编码器时应使用专门的工具，小心取下。
5)松开安装座的联接螺钉8，取下安装座7。
编码器维修完成后，再根据图5-16重新安装上安装座7, 并固定编码器联接螺钉10，使编码器和电动机轴啮合。
为了保证编码器的安装位置的正确，在编码器安装完成后，应对转子的位置进行调整，方法如下：
1)将电动机电枢线的V、W相(电枢插头的B、C脚)相连。
2)将U相(电枢插头的A脚)和直流调压器的“+”端相联，V、W和直流调压器的“－”端相联(见图5-17a)，编码器加X+5V电源(编码器插头的J、N脚间)。
3)通过调压器对电动机电枢加入励磁电流。这时，因为Iu=I V+I W。，且Iv=Iw，事实上相当于使电动机工作在图5-17b所示的90°位置，因此伺服电动机(永磁式)将自动转到U相的位置进行定位。
注意：加入的励磁电流不可以太大，只要保证电动机能进行定位即可(实际维修时调整在3—5A)。
4)在电动机完成U相定位后，旋转编码器，使编码器的转子位置检测信号C1、C2、C4、C8(编码器插头的C、P、L、M脚)同时为“1”，使转子位置检测信号和电动机实际位置一致。
5)安装编码器固定螺钉，装上后盖，完成电动机维修。
图5-17 转子位置调整示意图