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S系列交流主轴伺服系统维修3例

S系列交流主轴伺服系统维修3例


系列交流主轴伺服系统是日本FANUC公司上世纪80年代后期及90年代初期的主导产品,该产品目前在国内有很大的保有量。这些S系列交流主轴伺服系统皆已接近或处于故障期。下面将笔者在设备维修中遇到的几个故障实例及采取的处理方法作一简单介绍,供同行参考。

实例1:主轴伺服单元显示AL-02报替(速度误差过大)

NC 系统发出主轴旋转指令(M03,S1000)后,主轴以极低的转速旋转(45r/min),而主轴负载表指针已到125%,随即主轴伺服单元显示AL- 02报警。将该系统的控制电路板移至另一台型号相同并且工作正常的伺服单元上运行,发现该控制板工作正常。于是我们检测故障系统电动机部分的测速反馈信号,发现该信号并不是图1所示的正常信号,打开电动机尾部后发现传感头的安装螺钉松动,传感面与齿盘距离增大。正确安装后,故障排除。

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图1 速度检测器输出信号

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图2 速度检测器结构

需要说明的是S系列主轴伺服电动机的速度检测器采用磁敏电阻编码器(见图2),它由齿形转子及磁敏电阻传感器组成。这种编码器是根据半导体的物理磁阻效应制成的。当通过磁敏电阻横截面的磁通变化时,磁敏电阻的阻值便发生变化,当齿形转子转动时,齿顶和齿底交替地转过传感器表面,引起通过半导体磁敏元件的磁通交替地在高和低之间变化,从而在输出端的电位呈周期性变化。
这种传感器在安装时要求传感器的传感面和齿顶的距离为0.15±0.02mm,太近时传感器容易被齿顶打坏,太远则产生的信号太弱。因此,维修人员在检测时应引起注意。

实例2:停机几天后开机时,F4(5A速熔保险)烧断

         一台机床已使用十几年,在停机几天后再次开机时,速熔保险F4(5A)烧断,更换后再次烧断。

经过检查,该保险为印刷板上的直流稳压电源、主轴伺服单元冷却风扇及交流电动机冷却风扇供电。但印刷电路板上的直流稳压电源并无故障。把主轴伺服单元拆下仔细检查时,发现冷却用的轴流风机的叶片及风扇壳体内侧已经覆盖了很厚的一层油污和灰尘,导致冷却风扇堵转,致使F4保险烧断,清洗这些灰尘后,系统恢复正常。
这虽然是一个小故障,但却提醒我们必须注意对设备的日常维护,尤其是使用多年的老设备,须定期进行除尘,检查接线端子间的绝缘等,这样才能清除故障隐患,避免产生电气故障,保持设备正常运转,使设备发挥最大作用。

实例3:电动机制动时,产生AL-11报警

主轴电动机在由高转速到零速的制动过程中,主轴伺服单元产生AL-11报警(直流侧电压过高),然后电动机自由停车。
主轴伺服单元的主回路为交一直一交变频器,并具备能量回馈功能。主轴制动时,主轴电动机工作于发电机状态,系统的动能演变为电能,经由逆变桥的续流二极管储存于储能电容C上,使之两端的电压急剧升高。能量回馈电路的任务便是将这些电能经由回馈桥的功率管回馈给电网,既节约能源,又使电容C两端的电压(泵升电压)不致于升高。而电阻R的作用是限制能量回馈电流,使流过回馈桥功率管的电流不会很大,以便对回馈桥起保护作用。
经查,电阻R 已经开路,估计是流过的电流太大所致。由于电阻R开路,在电动机制动时,泵升电路没有泻放回路,导致电容C两端的电压过高,引起AL-11报警。因此我们在更换这只电阻时加大了它的阻值,同时修改了参数F-20制动时间调整),使电动机制动的时间加长,从而也减小了能量回馈电流。该设备如此修理后,已经正常运行了两年时间。



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