交流伺服系统常见故障及处理

机 床 进 给 伺 服 系 统 的 故 障 按 机 床 提 供 的 报 警 形式 大 致 可 分 为 三 类 ： 1） CRT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 故 障 。 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 的时 候 产 生 一 些 比 较 大 的 电 磁 影 响 。 伺 服 系 统 常 见 的 故 障 可 以 分 为 三 类 ： 1、 功 率 电 路 (逆 变 器 )类 故 障 2、 硬 件 类 故 障 3、 软 件 类 故 障 主 电 路 过 压 1、 功 率 电 路 (逆 变 器 )类 故 障主 电 路 欠 压 过 电 流短 路IPM模 块 故 障制 动 故 障 主 电 路 过 压 1)接 通 控 制 电 源 时 出 现 2)接 通 主 电 源 时 出 现 3)电 机 动 运 行 过 程 中 出 现 电 路 板 故 障 电 源 电 压 过 高 。电 源 电 压 波 形 不 正 常 。 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 。 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 主 电 路 欠 压 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 临 时 停 电 20m S以 上 。伺 服 ON信 号 提 前 有 效 过 电 流 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 。 甚至 引 起 逆 变 器 件 的 炸 裂 。1） U、 V、 W与 地 线 连 接 错 误 ， 或 它 们 之 间 存 在 短 路 。2） 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 )。 ） 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 。 ） 主 回 路 的 IGBT或 IPM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 管 档 测 对 应 的 轴 U、 V、 W。 对 十 、 一 的 导 通 压 降 ， 如 果 为 0， 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 。 ） 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 。 ） 如 果 与 时 间 有 关 ， 当 停 机 一 段 时 间 再 开 ， 报 警 消 失 ， 则 可 能 是 IPM太 热 ， 检 查 是 否 负 载 太 大 。 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 2MS之 内 ）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 。短 路 IPM模 块 故 障接 通 控 制 电 源 时 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 制 动 故 障 接 通 控 制 电 源 时 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 2、 硬 件 类 故 障 ：A/D转 换 异 常电 源 异 常过 热 异 常编 码 器 断 线CPU异 常 过 热 异 常接 通 控 制 电源 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 电 源 异 常 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 浮动 的 范 围 过 大 的 情 况 下 ， 那 么 系 统 就 会 报电 源 异 常 的 报 警 。 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 不 良 外 部 干 扰 编 码 器 接 线 错 误 编 码 器 损 坏 CPU异 常A/D转 换 异 常 3、 软 件 类 故 障超 速偏 差 过 大过 载 超 速电 机 运 行 过 程 中接 通 控 制 电 源 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 偏 差 过 大接 通 控 制 电 源 时输 入 指 令 脉 冲 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 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 。 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 丝 杆 中 心 线 不 正 。 调 整 皮 带 、 丝 杆 、 螺 母 座 。a 丝 杠 、 螺 母 研 损 ， 换 新 丝 杠 。b 丝 杠 轴 承 研 损 ， 换 轴 承 。c 传 动 导 轨 面 研 损 ， 修 机 床 导 轨 面 。d 压 板 面 或 镶 条 研 损 ， 修 压 板 镶 条 。过 载 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 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 紧螺 母 端 面 。 压 板 、 镶 条 的 接 触 为 中 间 硬 ， 造 成 导 向 不 好 ，运 动 中 磨 损 造 成 。 丝 杠 导 轨 缺 少 润 滑 3、 其 它 常 见 故 障风 扇 报 警串 行 编 码 器 通 信 错 误 报 警电 池 低 电 压 报 警工 作 过 程 中 ， 振 动 或 爬 行 运 动 失 控 （ 飞 车 ） 机 床 定 位 精 度 或 加 工 精 度 差 窜 动 风 扇 过 热 ， 或 风 扇 太 脏 ， 或 损 坏 。1） 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 或 酒 精 清 洗 后 再 装 上 ， 如 果 还 不 行 ， 更 换 风 扇 。2） 拆 下 控 制 板 ， 用 万 用 表 测 量 有 风 扇 插 座 的 线 路 是 否 有 断 线 。风 扇 报 警 单 元 检 测 到 电 机 编 码 器 断 线 或 通 信 不 良 。1） 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 。2） 如 果 反 馈 线 正 常 ， 更 换 伺 服 电 机 或 编 码 器 。3） 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 。串 行 编 码 器 通 信 错 误 报 警 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 ， 更换 电 池 。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 。 工 作 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 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 。1） 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 。 、 查 外 部 接 线 是 否 正 常 ， 包 括 ： 三 相 输 入 相 序 U、 V、 W是否 正 确 ， 输 出 到 电 机 的 十 、 一 端 子 是 否 接 反 ， 插 头 是 否松 动 。 、 查 电 机 速 度 反 馈 是 否 正 常 ， 是 否 接 反 是 否 断 线 是 否 无 反馈 。运 动 失 控 （ 飞 车 ） 、 交 换 控 制 电 路 板 ， 如 果 故 障 随 控 制 板 转 移 则是 电 路 板 故 障 。 、 系 统 的 速 度 检 测 和 转 换 回 路 故 障2） 交 流 伺 服 系 统 、 伺 服 电 机 U、 V、 W相 序 接 错 ； 、 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 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 弧 插 补 加 工 的 圆 度 差 等 情况 。 1） 加 /减 速 时 间 设 定 过 小 。 2） 电 动 机 与 机 床 的 连 接 部 分 刚 性 差 或 连 接 不 牢 固 。 3） 机 械 传 动 系 统 存 在 爬 行 或 松 动 。 4） 伺 服 系 统 的 增 益 不 足 。 机 床 定 位 精 度 或 加 工 精 度 差 5） 位 置 检 测 器 件 （ 编 码 器 、 光 栅 ） 不 良 。6） 速 度 控 制 单 元 控 制 板 不 良 。7） 机 床 反 向 间 隙 大 、 定 位 精 度 差 。 8） 位 置 环 增 益 设 定 不 当 。9） 各 插 补 轴 的 检 测 增 益 设 定 不 良 。10） 感 应 同 步 器 或 旋 转 变 压 器 的 接 口 板 调 整 不 良 。11） 丝 杠 间 隙 或 传 动 系 统 间 隙 过 大 。 1） 测 速 信 号 不 稳 定 ， 如 测 速 装 置 故 障 、 测 速 反馈 信 号 干 扰 等 。 2） 速 度 控 制 信 号 不 稳 定 或 受 到 干 扰 。 3） 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 是由 于 进 给 传 动 链 的 反 向 间 隙 或 伺 服 系 统 增 益 过大 所 致 。 窜 动 1） 进 给 传 动 链 的 润 滑 状 态 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 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 馈 电 缆 未 接 好 。 2) 位 置 检 测 编 码 器 工 作 不 正 常 。 3) 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 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 ） 1） 位 置 反 馈 的 极 性 错 误 。 2） 由 于 外 力 使 坐 标 轴 产 生 了 位 置 偏 移 。 3） 驱 动 器 、 测 速 发 电 机 、 伺 服 电 动 机 或 系 统 位 置 测 量 回 路 不 良 。伺 服 电 动 机 开 机 后 即 自 动 旋 转 1） 三 相 输 入 电 压 低 ， 高 速 时 出 力 不 足2） 伺 服 电 机 输 出 转 矩 电 流 限 制 值 设 定 不 当 （ 偏 低 ）3） 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4） 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 U、 V、 W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 。伺 服 电 机 出 力 不 足 1） 没 有 配 重 或 平 衡 装 置 ； 配 重 或 平 衡 装 置 失 效 或 工作 不 可 靠2） 上 电 时 升 降 轴 电 机 抱 闸 打 开 太 早 ， 检 查 PLC程 序 ，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3） 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 力启 动 时 升 降 轴 的 位 置 变 化 进 给 伺 服 驱 动 系 统 日 常 维 护（ 一 ） 安 装 注 意 事 项 1） 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 3） 电 机 的 安 装 要 遵 循 下 列 原 则 : i） 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 。 iii) 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 。 iv) 电 机 应 安 装 在 灰 尘 少 、 湿 度 不 高 场 所 ， 环 境 温 度 应 在 40 以 下 。 v) 电 机 应 安 装 远 离 切 削 液 和 油 的 位 置 。 （ 二 ） 使 用 检 查 1） 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 的 连 接 是 否 正 确 ， 是 否 松 动 以 及 绝 缘 是 否 良 好 。 ii)强 电 柜 和 电 机 是 否 可 靠 接 地 。 iii)电 机 电 刷 的 安 装 是 否 牢 靠 ， 电 机 安 装 螺 栓 是 否 完 全 拧 紧 。 2） 使 用 时 的 检 查 i)运 行 时 电 柜 门 要 关 闭 ii)检 查 速 度 指 令 值 与 电 机 转 速 是 否 一 致 iii)电 机 有 否 发 出 异 常 声 音 和 异 常 振 动 iv)轴 承 温 度 是 否 有 急 剧 上 升 的 不 正 常 现 象 v)在 电 刷 上 是 否 有 显 著 的 火 花 发 生 痕 迹