交流伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障及處理.ppt

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進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障的反映形式,華中數(shù)控孫海亮高級(jí)工程師中職國(guó)培機(jī)械制造與控制專業(yè),對(duì)于伺服系統(tǒng)功率電路出現(xiàn)問(wèn)題較多，任何電路都會(huì)存在電阻、電容和電感。這些元素的存在，造成我們伺服內(nèi)部的功率管在開(kāi)通和關(guān)短的時(shí)候產(chǎn)生一些比較大的電磁影響。,進(jìn)給伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障,伺服系統(tǒng)常見(jiàn)的故障可以分為三類：1、功率電路(逆變器)類故障2、硬件類故障3、軟件類故障,主電路過(guò)壓,1、功率電路(逆變器)類故障,主電路欠壓,過(guò)電流,短路,IPM模塊故障,制動(dòng)故障,主電路過(guò)壓,1)接通控制電源時(shí)出現(xiàn),2)接通主電源時(shí)出現(xiàn),3)電機(jī)動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn),電路板故障,電源電壓過(guò)高。電源電壓波形不正常。,外部制動(dòng)電阻接線斷開(kāi)。,制動(dòng)晶體管損壞。內(nèi)部制動(dòng)電阻損壞。,制動(dòng)回路容量不夠。,加減速時(shí)間過(guò)小在降速過(guò)程中引起過(guò)電壓,負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大,,,主電路欠壓,接通主電源時(shí)出現(xiàn),電路板故障。電源保險(xiǎn)損壞。軟啟動(dòng)電路故障。整流器損壞。,電源電壓低。,電源容量不夠。瞬時(shí)掉電。,電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn),臨時(shí)停電20mS以上。,伺服ON信號(hào)提前有效,,,過(guò)電流,對(duì)與伺服系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，過(guò)電流一般指的電機(jī)電流，短時(shí)間內(nèi)，電機(jī)電流過(guò)大是允許的，但是如果是長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的大電流，就會(huì)造成逆變器件的發(fā)熱，如果散熱條件比較差的情況下，就會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)電子電路造成影響。甚至引起逆變器件的炸裂。,1）U、V、W與地線連接錯(cuò)誤，或它們之間存在短路。2）伺服驅(qū)動(dòng)器故障（電流反饋電路、功率晶體管或者電路板故障)。３）因負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大并且高速旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)電路故障。４）電機(jī)線圈燒壞，電機(jī)動(dòng)力線是否絕緣不好。,５）主回路的IGBT或IPM模塊燒壞，造成異常電流報(bào)警。此類報(bào)警多數(shù)都是由于模塊短路引起，用萬(wàn)用表二極管檔測(cè)對(duì)應(yīng)的軸U、V、W。對(duì)十、一的導(dǎo)通壓降，如果為0，則模塊燒壞，可先拆開(kāi)外殼，然后將固定模塊的螺釘拆下，更換模塊。６）檢查系統(tǒng)的伺服參數(shù)設(shè)定是否有誤。７）伺服電機(jī)與伺服單元不匹配，或電機(jī)代碼設(shè)定錯(cuò)誤。８）如果與時(shí)間有關(guān)，當(dāng)停機(jī)一段時(shí)間再開(kāi)，報(bào)警消失，則可能是IPM太熱，檢查是否負(fù)載太大。,產(chǎn)生的原因一般是因?yàn)殡姍C(jī)電源引起的相間短路，如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象，那么系統(tǒng)應(yīng)該在很短的時(shí)間內(nèi)（一般是2MS之內(nèi)）切斷電路。常見(jiàn)原因是：電機(jī)的動(dòng)力電纜，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)電路的影響。,短路,IPM模塊故障,接通控制電源時(shí)出現(xiàn),電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn),電路板故障,受到干擾,供電電壓偏低。伺服驅(qū)動(dòng)器過(guò)熱。,驅(qū)動(dòng)器U、V、W之間短路,電機(jī)絕緣損壞,,,受到干擾,制動(dòng)故障,接通控制電源時(shí)出現(xiàn),電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn),電路板故障,外部制動(dòng)電阻接線斷開(kāi)。,制動(dòng)晶體管損壞。內(nèi)部制動(dòng)電阻損壞。,制動(dòng)回路容量不夠,主電路電壓過(guò)高,受到干擾,,,2、硬件類故障：,A/D轉(zhuǎn)換異常,電源異常,過(guò)熱異常,編碼器斷線,CPU異常,過(guò)熱異常,接通控制電源時(shí)出現(xiàn),電路板故障,電纜斷線。電機(jī)內(nèi)部溫度繼電器損壞,電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn),,,電機(jī)過(guò)負(fù)載,長(zhǎng)期超過(guò)額定轉(zhuǎn)矩運(yùn)行,電機(jī)內(nèi)部溫度繼電器損壞,環(huán)境溫度過(guò)高,機(jī)械傳動(dòng)不良,電機(jī)內(nèi)部故障,,切削力過(guò)大絲桿傳動(dòng)扭矩大潤(rùn)滑切削參數(shù),電源異常,伺服系統(tǒng)內(nèi)部電源使用比較復(fù)雜，由于硬件原因可能造成電源的浮動(dòng)，如果浮動(dòng)的范圍過(guò)大的情況下，那么系統(tǒng)就會(huì)報(bào)電源異常的報(bào)警。,編碼器斷線,編碼器電纜過(guò)長(zhǎng)，造成編碼器供電電壓偏低。,編碼器電纜不良,外部干擾,編碼器接線錯(cuò)誤,編碼器損壞,CPU異常,A/D轉(zhuǎn)換異常,3、軟件類故障,超速,偏差過(guò)大,過(guò)載,超速,電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,接通控制電源時(shí),電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí),控制電路板故障。編碼器故障,負(fù)載慣量過(guò)大,編碼器零點(diǎn)錯(cuò)誤,電機(jī)Ｕ、Ｖ、Ｗ引線接錯(cuò)。編碼器電纜引線接錯(cuò)。,輸入指令脈沖頻率過(guò)高,加／減時(shí)間常數(shù)太小，使速度超調(diào)量過(guò)大,輸入電子齒輪比太大,編碼器故障,編碼器電纜不良,伺服系統(tǒng)不穩(wěn)定，引起超調(diào),,,,偏差過(guò)大,接通控制電源時(shí),輸入指令脈沖,電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,電路板故障,受到干擾,電機(jī)U、V、W引線接錯(cuò),編碼器電纜引線接錯(cuò),編碼器故障,設(shè)定位置超差檢測(cè)范圍大小,位置比例增益太小,轉(zhuǎn)矩不足,指令脈沖頻率太高,,,,①切削力過(guò)大、加工力過(guò)大、進(jìn)給過(guò)快，降低進(jìn)給速度及減少加深。②進(jìn)給絲桿傳動(dòng)扭矩大（超過(guò)設(shè)計(jì)要求），傳動(dòng)皮帶過(guò)緊，絲桿，螺母座未安裝好或螺母座端面與絲桿中心線不正。調(diào)整皮帶、絲桿、螺母座。a．絲杠、螺母研損，換新絲杠。b．絲杠軸承研損，換軸承。c．傳動(dòng)導(dǎo)軌面研損，修機(jī)床導(dǎo)軌面。d．壓板面或鑲條研損，修壓板鑲條。,過(guò)載,③絲桿與導(dǎo)軌平行差，調(diào)查絲杠位置。④導(dǎo)軌面平面度差；壓板面與導(dǎo)軌面平行差；兩導(dǎo)向?qū)к壝嫫叫胁?，調(diào)查、修理。⑤絲杠軸承鎖緊螺母、螺紋與端面超差，修鎖緊螺母端面。⑥壓板、鑲條的接觸為中間硬，造成導(dǎo)向不好，運(yùn)動(dòng)中磨損造成。⑦絲杠導(dǎo)軌缺少潤(rùn)滑,3、其它常見(jiàn)故障,風(fēng)扇報(bào)警,串行編碼器通信錯(cuò)誤報(bào)警,電池低電壓報(bào)警,工作過(guò)程中，振動(dòng)或爬行,運(yùn)動(dòng)失控（飛車(chē)）,機(jī)床定位精度或加工精度差,竄動(dòng),風(fēng)扇過(guò)熱，或風(fēng)扇太臟，或損壞。1）觀察風(fēng)扇是否有風(fēng)，如果沒(méi)風(fēng)或不轉(zhuǎn)，拆下觀察扇葉是否有較多油污，用汽油或酒精清洗后再裝上，如果還不行，更換風(fēng)扇。2）拆下控制板，用萬(wàn)用表測(cè)量有風(fēng)扇插座的線路是否有斷線。,風(fēng)扇報(bào)警,單元檢測(cè)到電機(jī)編碼器斷線或通信不良。1）檢查電機(jī)的編碼器反饋線與放大器的連接是否正確，是否牢固。2）如果反饋線正常，更換伺服電機(jī)或編碼器。3）如果是偶爾出現(xiàn)，可能是干擾引起，檢查電動(dòng)機(jī)反饋線的屏蔽線是否完好。,串行編碼器通信錯(cuò)誤報(bào)警,絕對(duì)編碼器電池電壓太低，需更換。檢查伺服放大器上的電池是否電壓不夠，更換電池。,電池低電壓報(bào)警,1）傳動(dòng)環(huán)節(jié)間隙過(guò)大；2）電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大；3）伺服電動(dòng)機(jī)或速度位置檢測(cè)部件不良；4）外部干擾、接地、屏蔽不良等等。5）驅(qū)動(dòng)器的設(shè)定和調(diào)整不當(dāng)。,工作過(guò)程中，振動(dòng)或爬行,系統(tǒng)未給伺服單元指令，而電機(jī)自行行走。是由于正反饋或無(wú)速度反饋信號(hào)引起的，所以應(yīng)檢查伺服輸出，速度反饋等回路。1）直流伺服系統(tǒng)ａ、檢查三相輸入電壓是否缺相，或保險(xiǎn)是否有一相燒斷。ｂ、查外部接線是否正常，包括：三相輸入相序U、V、W是否正確，輸出到電機(jī)的十、一端子是否接反，插頭是否松動(dòng)。ｃ、查電機(jī)速度反饋是否正常，是否接反是否斷線是否無(wú)反饋。,運(yùn)動(dòng)失控（飛車(chē)）,ｄ、交換控制電路板，如果故障隨控制板轉(zhuǎn)移則是電路板故障。ｅ、系統(tǒng)的速度檢測(cè)和轉(zhuǎn)換回路故障2）交流伺服系統(tǒng)ａ、伺服電機(jī)U、V、W相序接錯(cuò)；ｂ、速度反饋信號(hào)斷線或接成正反饋；ｃ、位置反饋信號(hào)斷線或接成正反饋,機(jī)床定位精度或加工精度差可分為定位超調(diào)、單脈沖進(jìn)給精度差、定位點(diǎn)精度不好、圓弧插補(bǔ)加工的圓度差等情況。1）加/減速時(shí)間設(shè)定過(guò)小。2）電動(dòng)機(jī)與機(jī)床的連接部分剛性差或連接不牢固。3）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)存在爬行或松動(dòng)。4）伺服系統(tǒng)的增益不足。,機(jī)床定位精度或加工精度差,5）位置檢測(cè)器件（編碼器、光柵）不良。6）速度控制單元控制板不良。7）機(jī)床反向間隙大、定位精度差。8）位置環(huán)增益設(shè)定不當(dāng)。9）各插補(bǔ)軸的檢測(cè)增益設(shè)定不良。10）感應(yīng)同步器或旋轉(zhuǎn)變壓器的接口板調(diào)整不良。11）絲杠間隙或傳動(dòng)系統(tǒng)間隙過(guò)大。,1）測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定，如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等。2）速度控制信號(hào)不穩(wěn)定或受到干擾。3）接線端子接觸不良，如螺釘松動(dòng)等。當(dāng)竄動(dòng)發(fā)生在由正向運(yùn)動(dòng)向反向運(yùn)動(dòng)的瞬間，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過(guò)大所致。,竄動(dòng),1）進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤(rùn)滑狀態(tài)不良。2）伺服系統(tǒng)增益設(shè)置過(guò)低。3）外加負(fù)載過(guò)大。4）連軸器有裂紋或松動(dòng)。,爬行,往往是CNC中與伺服驅(qū)動(dòng)有關(guān)的參數(shù)設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)引起的。1)位置反饋電纜未接好。2)位置檢測(cè)編碼器工作不正常。3)特性參數(shù)調(diào)得太硬，檢查伺服單元有關(guān)增益調(diào)節(jié)的參數(shù)，仔細(xì)調(diào)整參數(shù)（可以適當(dāng)減小速度環(huán)比例增益和速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)）。,伺服電機(jī)靜止時(shí)抖動(dòng)或尖叫（高頻振蕩）,1）位置反饋的極性錯(cuò)誤。2）由于外力使坐標(biāo)軸產(chǎn)生了位置偏移。3）驅(qū)動(dòng)器、測(cè)速發(fā)電機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)或系統(tǒng)位置測(cè)量回路不良。,伺服電動(dòng)機(jī)開(kāi)機(jī)后即自動(dòng)旋轉(zhuǎn),1）三相輸入電壓低，高速時(shí)出力不足2）伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩電流限制值設(shè)定不當(dāng)（偏低）3）伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置檢測(cè)編碼器安裝位置錯(cuò)誤或不良4）電動(dòng)機(jī)永磁體轉(zhuǎn)子退磁，高溫和電機(jī)定子大電流均可造成轉(zhuǎn)子退磁，判斷轉(zhuǎn)子退磁的方法有：在伺服電機(jī)不通電的情況下，用手或其他設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸快速旋轉(zhuǎn)，測(cè)試電機(jī)定子U、V、W間的電壓，若電壓低而且電機(jī)發(fā)熱較厲害，則說(shuō)轉(zhuǎn)子已退磁，送電機(jī)生產(chǎn)廠家充磁或更換電機(jī)。,伺服電機(jī)出力不足,1）沒(méi)有配重或平衡裝置；配重或平衡裝置失效或工作不可靠2）上電時(shí)升降軸電機(jī)抱閘打開(kāi)太早，檢查PLC程序，確保接通升降電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器的伺服使能有效后，電機(jī)軸上有力時(shí)，才能打開(kāi)閘3）斷電時(shí)，抱閘關(guān)閉太慢或伺服電機(jī)在閘還未抱住時(shí)就失電無(wú)力,啟動(dòng)時(shí)升降軸的位置變化,進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)日常維護(hù),（一）安裝注意事項(xiàng)1）伺服單元應(yīng)置于密封的強(qiáng)電柜內(nèi)2）安裝伺服單元時(shí)應(yīng)考慮到容易維修檢查和拆卸3）電機(jī)的安裝要遵循下列原則:i）安裝面要平，有足夠的剛性。ii）安裝位置盡可能使檢修作業(yè)容易進(jìn)行。iii)出入電機(jī)冷卻風(fēng)口的空氣要充分，安裝位置要盡可能使冷卻部分的檢修清潔工作容易進(jìn)行。iv)電機(jī)應(yīng)安裝在灰塵少、濕度不高場(chǎng)所，環(huán)境溫度應(yīng)在40℃以下。v)電機(jī)應(yīng)安裝遠(yuǎn)離切削液和油的位置。,（二）使用檢查1）伺服系統(tǒng)啟動(dòng)前的檢查i）檢查伺服單元和電動(dòng)機(jī)的信號(hào)線、動(dòng)力線等的連接是否正確，是否松動(dòng)以及絕緣是否良好。ii)強(qiáng)電柜和電機(jī)是否可靠接地。iii)電機(jī)電刷的安裝是否牢靠，電機(jī)安裝螺栓是否完全擰緊。,2）使用時(shí)的檢查i)運(yùn)行時(shí)電柜門(mén)要關(guān)閉ii)檢查速度指令值與電機(jī)轉(zhuǎn)速是否一致iii)電機(jī)有否發(fā)出異常聲音和異常振動(dòng)iv)軸承溫度是否有急劇上升的不正?，F(xiàn)象v)在電刷上是否有顯著的火花發(fā)生痕跡,,,,,,,,,,,,,,,,