FANUCS系列数字式交流主轴驱动系统的故障诊断与维修.doc

FANUCS系列数字式交流主轴驱动系统的故障诊断与维修

FANUC S系列数字式主轴驱动系统(驱动器型号为A06-6059系列)一般与FANUL 0、FANUC ll、FANUC l5等系列数控系统配套使用，是数控机床维修过程中最常见的型号之一，维修过程中常用的检查与故障诊断方法如下(对于FANUC A06-6055系列数字式主轴驱动系统，其故障诊断与维修方法与S系列数字式主轴驱动系统基本相同，在此从略)。   1．FANUC S系列数字式主轴驱动系统的基本检查与测试   (1)内部电源电压的检查  在A06-6059系列数字式交流主轴驱动器主控制板上设有内部电压的测量检测端，在正常工作时，驱动器的电源电压检测端的电压值如下： ①+24V检测端与0V检测端间：+23(1±4％)V。 ②+15V检测端与0V检测端间：+15(1±4％)V。 ⑧+5V检测端与0V检测端间：+5(1±2％)V。 ④－15V检测端与0V检测端间：－15(1±4％)V。 (2)驱动器的设定与调整  在FANUC A06-6059系列数字式交流主轴驱动器控制板上，安装有若干设定端、检测端与调整电位器，供维修与检测、调整使用。根据驱动器的规格、软件版本的不同，设定端、检测端与调整电位器略有不同，在维修时应注意区别。 1)主轴驱动器设定端。主轴驱动器的设定端用于改变驱动器工作状态及外部功能，在不同的驱动器中，其含义见表7-6到表7-8。   表7-6  1S~3S主轴驱动器的设定端及含义 设定端 含    义 正常设置 Sl    控制器操作方式选择    TEST：测试方式    DRIVE：驱动方式 DRIVE S2/S3    驱动器规格、ROM版本选择    决定于驱动器(不需要改变) S4 S5    增益调    OFF：正常操作    ON：增益调整 OFF S6A S6B    主轴定位特性设定    OFF：标准设定    ON：使用内装式检测信号转换电路 OFF SH    参数设定方式选择    DRIVE：驱动方式    SET：改变参数设定 DRIVE   表7-7  6S~26S主轴驱动器设定端及含义(09A版本以前) 设定端 含    义 正常设定 设定端 含    义 正常设定 S1 控制器操作方式选择 TEST：测试方式 DRlVE：驱动方式 DRIVE S5 使用外部MOFF信号 EXT：使用MOFF信号 INT：不使用MOFF信号      INT S2 +5V电压调整 +10：+5(1+10％)V －10：+5(1－10％)V 不设定 S6 向外部提供/不提供辅助电源 S6A：+24V    S6B：+5V S6C：－15V      不设定   表7-8  6S~26S主轴驱动器设定端及含义(10B版本以后) 设定端 含    义 正常设定 设定端 含    义 正常设定 S1 控制器操作方式选择 TEST：测试方式 DRIVE：驱动方式 DRIVE S3 OFF：断开MCC ON：不断开MCC ON S2 +5V电压调整 +10：+5(1+10％)V －10：+5(1-10％)V 不设定 S7 设定转速检测器件的电压 A：直接使用+5V电压 B：使用来自+15V电源的+5V电压 B S3 设定主接触器MCC的断开条件 ON S8 主轴定位特性设定 B   2)主轴驱动器的调整。在1S~3S主轴驱动器中，除具有上述设定端外，还安装有6只调整电位器，其含义见表7-9，6S-26S驱动器上无此调整电位器。   表7-9  电位器调整表 代    号 作    用 调整值     RVl   正转最高转速调整       RV2   反转最高转速调整       RV3   转速偏移调整   主轴停止时，TS3的电压在土0.1mV以下     RV4   +5V调整   +5V±0.1V     RV5   增益调整   50％     RV6   低速时测速反馈增益调整   根据型号不同有所区别   3)检测端信号及含义。在A06B-6059系列数字式交流主轴驱动器上安装有若干测试端，用于驱动器的检测与优化，测试端的含义见表7-10、表7-11。   表7-10  1S~3S主轴驱动器测试端及含义 检测端 含    义 备    注 检测端 含    义 备    注 DA2 速度指令电压(绝对值) 0~10V CLK 时钟脉冲 2.5MHz PA 编码器A相输入 VP-P=0.36~0.5V SLIP 平滑脉冲   PB 编码器B相输入 VP-P=0.36~0.5V VDC 直流母线电压 直流母线电压的1/100 RA A相基准电压 2.5V VTDC 输入电压的相对值 交流输入电压的1/100 RB B相基准电压 2.5V IU U相电流 22.2A/V PAP A相脉冲   IV V相电流 22.2A/V PBP B相脉冲   IW W相电流 22.2A/V TSA 测速反馈信号 最大转速时为-10V +24 +24V电源电压   TS2 低速检测信号 由RV6调节 +15 +15V电源电压   TS3 速度脉冲F/V信号 6000r/min时为4.65~6.15V +5 +5V电源电压   VCMD 速度指令电压 0~±10V －15 －15V电源电压   FWP 正转脉冲 3.2µs脉冲 0 0V电源电压   RVP 反转脉冲 3.2µs脉冲 SM 转速表输出   ER 误差电压 -4.2~+4.8V LM 负载表输出     表7-11  6S~26S主轴驱动器测试端及含义  检测端     含    义     备    注  检测端     含    义     备    注   DA2   速度指令电压(绝对值)   0~10V  CLKl  时钟脉冲   2.5MHz   PA   编码器A相输入   VP-P=0.36~0.5V  SLP  平滑脉冲     PB   编码器B相输入   VP-P=0.36~0.5V  VDC  直流母线电压  直流母线电压的]1/100   RA   A相基准电压   2.5V  SDC  输入电压的相对值  交流输入电压的1/100   RB   B相基准电压   2.5V  ADIN  A/D转换器输入     PAP   A相脉冲    IU U相电流 6~12S：33.3A/V 15~22S：66.6A/V PBP B相脉冲   Ⅳ V相电流   TSA 测速反馈信号 最大转速时为+10V IW W相电流 26S：83.3A/V TS2 低速检测信号 22.5r/min时为－1.4V±0.3V +24 +24V电源电压   TS3 速度脉冲F/V信号 6000r/min时为-4.65~6.15V +15 +15V电源电压   VCMD 速度指令电压 0~±10V +5 +5V电源电压   TSAF 正转速度检测信号 6000r/min为(0.82±82)mV －15 －15V电源电压   TSAR 反转速度检测信号 6000r/min为(0.82±82)mV 0V 0V电源电压   ER 误差电压 -4.2~+4.8V *RGHLD 再生制动信号     2．FANUC S系列数字式主轴驱动系统的故障诊断   (1)电源指示灯PIL不亮  FANUC S系列交流主轴驱动系统驱动器上电源指示灯PIL不亮的原因主要有以下几种： 1)驱动器无电源输入：应检查驱动器电源输入端R、S、T的电压是否在额定电压的+10％，-15％范围。 2)驱动器主回路电源输入熔断器FUR、FUS、FUT熔断。 3)驱动器控制板上的熔断器F1、F2(1S~3S)，或F2、FS(6S~26S，版本09A以下)，或F3(6S~26S，版本10B以上)熔断。 4)驱动器的连接器CN4、CN5(1S~3S)，或CN4、CN5、CN6(6S~26S)连接不良。 5)驱动器控制板不良。
(2)根据驱动器报警显示的故障诊断  在A06B-6059系列数字式主轴驱动器上，安装有6只7段数码管显示器，当驱动器发生故障时，在通常情况下，可以在显示器上显示出报警号AL－□□。根据不同的报警显示，可以给维修人员提供驱动器出错的原因，从而初步确定故障部位。    A06B-6059系列数字式主轴驱动器的报警显示及其引起原因见表7-12。   表7-12  交流主轴驱动系统故障诊断表 报警号 故障内容 故障原因  AL-01 电动机过热    a)主电动机内装式风机不良；    b)主电动机长时间过载；    c)主电动机冷却系统污染，影响散热；    d)电动机绕组局部短路或开路；    e)温度检测开关不良或连接故障 AL-02 实际转速与指令值不符    a)电动机过载；  b)晶体管模块不良；    c)控制电路保护熔断器F4A~F4M熔断或不良；  d)速度反馈信号不良；    e)电动机绕组局部短路或开路：    f)电动机与驱动器电枢线相序不正确或连接不良 AL-03    再生制动电路故障(1S-3S)     再生制动晶体管TRl故障    +24V熔断器熔断(6S~26S)     控制电路中的F1熔断 AL-04 输入电源缺相(仅6S~26S)     a)进线电源阻抗太大；     b)晶体管模块不良；     c)主回路连接不良；     d)主接触器(MCC)不良；     e)进线电抗器不良 AL-06 模拟测速系统超速     a)驱动器设定或调整不当；     b)ROM不良；     c)速度反馈信号连接不良；     d)控制板不良 AL-07 数字测速系统超速     a)驱动器设定或调整不当；     b)ROM不良；     c)速度反馈信号连接不良；     d)控制板不良 AL-08 输入电压过高     a)输入电压超过额定值；     b)主轴变频器连接错误 AL-09 散热器过热(仅6S~26S)     a)驱动器风机不良；     b)环境温度过高；     c)冷却系统污染，影响散热；   d)驱动器长时间过载；     e)温度检测开关不良或连接不良 AL-10 输入电压过低     a)输入电压低于额定值的-15％：     b)主轴变频器连接错误 AL-11 直流母线过电压     a)电源输入阻抗过高(见AL-04)；     b)驱动器控制板不良；     c)再生制动晶体管模块不良；     d)再生制动电阻不良 AL-12 直流母线过电流     a)逆变晶体管模块不良：     b)电动机电枢线输出短路；     c)电动机绕组局部短路或对地短路：     d)驱动器控制板不良    ． AL—13 CPU报警(仅6S-26S)     a)驱动器控制板不良；     b)CPU内部数据出错 AL-14 ROM故障(仅6S-26S)    a)ROM安装故障：    b)ROM不良：    c)ROM版本、参数不匹配 AL-15 附加电路板选件故障    a)主轴切换电路/转速切换电路板不良：    b)主轴切换电路/转速切换电路板连接不良 AL-16-AL-23 主轴驱动器控制电路或接口电路故障    a)驱动器控制板安装不良；    b)驱动器控制板连接不良；    c)驱动器接地连接不良；    d)控制板不良 无显示 ROM故障    a)ROM安装不良；    b)ROM不良  显示A 驱动器软件出错    进行驱动器初始化测试 注：驱动器的软件版本号可以从驱动器的控制板型号中查出，如控制板型号为A20B-1003-0010/□□□，则其中的□□□即为软件版本号。 (3)电动机不转或转速不正常  当起动主轴驱动系统后，若出现主电动机不转或转速不正常的故障，其可能的原因如下。 1)主电动机电枢线连接不良或相序不正确。若在主电动机不转的同时，驱动器显示AL-02报警，则表明指令电压已加入驱动器，但实际电动机转速与给定值不符。在一般情况下，应重点检查驱动器与主电动机的电枢线连接相序。 若驱动器不显示AL-02报警，应重点检查驱动器指令电压输入。 2)速度反馈信号不良。应对照FANUC交流主轴驱动系统的连接图，逐一检查主电动机编码器的连接，并测量PA/PB、PAP/PBP的波形。 3)参数设定不当。应重点检查驱动器参数F01、F02的设置。 4)ROM不良或版本错误。 (4)运行时振荡或有噪声  引起主电动机运行过程中出现不正常振荡、噪声的原因有： 1)电动机不良，如电枢绕组对地短路或局部短路。 2)测量反馈信号不良。对照FANUC交流主轴驱动系统的连接图，逐一检查主电动机编码器的连接，并测量PA/PB、PAP/PBP的波形。 3)驱动器控制板不良。 (5)电动机制动时有不正常的噪声  对于6S~26S主轴驱动系统，由于采用了再生制动方式，使能量回馈至电网。当制动能量过大时，再生制动电路为了限制制动极限电流，需要改变电动机的电流波形，从而产生不正常的噪声。 减小驱动器参数F20，降低再生制动功率极限，可以减轻并消除电动机制动时的噪声。 (6)转速超调或出现振荡  当电动机在运转时出现超调或振荡，可能的原因如下： 1)超调：速度环比例增益设定不当，应增加参数F21、F22的设定值。 2)振荡：速度环比例增益设定不当，应减小参数F21、F22的设定值。 (7)切削功率下降  引起主轴电动机切削功率下降可能的原因如下： 1)ROM版本不匹配。 2)转矩极限设定不当或外部转矩极限指令生效。 (8)主轴定向准停定位不准  引起主轴定向准停定位不准可能的原因如下： 1)主轴定向准停单元的设定与调整不当。 2)主轴定向准停控制板不良。 3)主轴驱动器控制板不良。 4)主轴位置编码器或磁感应检测开关不良。 (9)加/减速时间太长  引起主轴加/减速时间太长可能的原因如下： 1)转矩极限设定不当或外部转矩极限指令生效。 2)转矩极限信号输入接收电路不良。 3)驱动器控制板调整不大当。 4)加/减速时间参数F19设定不当。   3．FANUCS系列数字式主轴驱动器的参数初始化与设定   在数字式主轴驱动器的维修过程中，有时会出现由于偶然性干扰或误操作引起驱动器内部参数的混乱或丢失，在这种情况下，需要进行参数的重新设定与参数的初始化操作进行恢复。 此外，在驱动器出现“A”、“AL~17”等有关CPU、ROM的原因不明的偶发性报警时，通过参数的初始化操作，往往可以排除故障，恢复驱动器的正常工作。 A06B-6059系列数字式主轴驱动器参数的初始化操作与参数设定的方法如下： (1)参数的初始化操作  FANUC A06B-6059系列数字式主轴驱动器参数的初始化操作按以下步骤进行： 1)切断驱动器电源，将设定端S1置TEST(在1S~3S软件版本13B前将SH置SET)。 2)接通驱动器电源。 3)同时按住MODE、UP、DOWN、DATASET4个键，并保持1s以上。 4)当显示器由全暗变为“FFFFF”后，松开全部键。 5)同时按住MODE、UP键，使参数显示FC-22。 6)按住DATASET键1秒以上，显示器显示“GOOD”，标准参数写入完成。 7)切断驱动器电源，将S1(SH)重新置“DRIVE”。 8)如需要，在接通电源后再进行其他参数的调整和设定。 通过以上操作，可以使参数F41~F53恢复到出厂设定值，同时清除有关CPU ROM的原因不明的偶发性故障。 (2)参数的显示与写入操作  当驱动器参数需要检查或调整时，可以按照以下步骤进行： 1)接通驱动器电源。 2)时按住MODE、UP、DOWN、DATASET四个键，并保持1s以上。 3)当显示器由全暗变为“FFFFF”后，松开全部键。 4)同时按住MODE、UP键，参数号增加：同时按住MODE、DOWN键，参数号减少。 5)松开MODE、UP(DOWN)键0.5s后，显示参数值。 6)在松开MODE键10s后，显示回到转速显示方式。 参数的修改步骤如下： 1)按以上第1~5步骤选择需要修改的参数显示。 2)按UP键，参数值自动增1；按DOWN键，参数值自动减1。 3)参数修改完成后，按DATASET键1s以上，使参数保持到NVRAM中。 4)当显示器显示“88888”后，参数写入完成。 5)重复以上步骤直到全部参数完成修改。 注意：当驱动器的正转(SFR)或反转(SRV)信号为“1”时，不可进行参数的修改。