西门子伺服电机维修编码器安装调零对位.doc

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西门子伺服电机维修编码器安装调零对位
关于西门子伺服电机内置编码器的正确安装方法
一、工作内容
1、 这项技术适用于对德国西门子伺服电机（型号为1FT603-1FT613，1FK604-1FK610）内置编码器损坏后的安装、调试，配置的增量型编码器为德国海德汉公司的ERN1387.001/020,绝对值编码器为海德汉公司EQN1325.001。
2、 使用工具公制内六方扳手一套，自制专用工具一个，十字改锥及一字改锥各一把，梅花改锥6件套。
3、 可解决的问题 对有故障的西门子伺服电机进行修理或更换损坏的 伺服电机内置编码器，做到修旧利废，节约维修费用。
二、操作方法
1、该操作方法和一般操作方法的区别 在数控机床配置的西门子数控系统中，驱动电机分主轴电机和伺服电机两种。当电机定子、转子、轴承有故障或其电机内置编码器损坏时，我们都需要对编码器拆卸进行修理或更换。对主轴电机来说，更换或安装编码器只要用专用工具将其安装到相应位置就可以试车了，不需要调整电机轴或编码器的角度及位置。但对伺服电机来说，则必须按照编码器的安装要求，严格执行安装步骤。只要安装过程中出一点差错，就会出现编码器方面的报警而不能起动机床或出现飞车事故，导致电机报废或机械部件损坏。因此正确安装非常重要。
2、该项技术的操作步骤
2.1拆卸损坏的编码器 关掉机床电源，解掉伺服电机的电源电缆及反馈电缆，把电机从机床上拆下来放到工作台案上，用内六方扳手去掉电机端盖上的四条螺栓，打开端盖，先卸下编码器盖，拔下编码器上的插接电缆，用十字改锥卸下支持盘上的两条小螺丝，用内六方扳手卸出编码器中心孔内的螺栓，然后用
自制专用工具把编码器从电机轴上顶出来。这样第一步工作即告完成。
图１自制专用工具尺寸图

２．２安装海德汉公司ＥＲＮ１３８７．００１／０２０或ＥＱＮ１３２５．００１编码器２．２．１先安装支持盘 不同型号的电机，其支持盘的外形也不一样，如图２和图３，这由购买的备件提供。用４条Ｍ２．５＊６的小螺丝将支持盘安装到编码器的轴端。注意事项：确保支持盘面和编码器的底面间距为５．２ｍｍ或１２ｍｍ。
图２ １ＦＴ６０６－１ＦＴ６１３／１ＦＫ６０６－１ＦＫ６１３电机内置编码器支持盘

１．支持盘 ２．编码器
图３ １为１ＦＴ６０３．－０４电机内置编码器的支持盘，２为编码器

２．２．２调整电机轴
依据电机的型号，用手转动电机轴，把电机轴上的标记调整到如图４中箭头所示位置，即标记要和安装支持盘的孔保持一致。
图４调整电机轴角度 １．标记２．电机轴３．支持盘的安装孔

２．２．３调整编码器
揭掉编码器盖，对ＥＲＮ１３８７．００１／０２０来说，把编码器内部玻璃盘上的标记１调整到和电路板上的标记２相重合；对ＥＱＮ１３２５．００１来说，把编码器内部齿轮上的标记３调整到和外壳上标记鼻４相重合，
如图５所示调整编码器内部的标记

１．玻璃盘上的标记２．电路板上的标记３．齿轮上的标记４．外壳上的标记鼻
２．２．４安装编码器到电机轴上
把调整好标记的编码器锥形轴对准已调好位置的电机轴轻轻地推上去，确保电缆出口位于正确的位置上，
图６编码器在电机里所处的位置角度 １为编码器的电缆出口

１ＦＴ６０６－１ＦＴ６１３和１ＦＫ６０６－１ＦＫ６１０电机，其安装支持盘的螺孔必须要位于支持盘上的长孔中间，对于１ＦＴ６０３－６０４和１ＦＫ６０４电机来说，安装支持盘的螺孔必须要位于支持盘的焊接区域中间。其调整角度范围
如图７： １．编码器支持盘的调整角度

２．２．５固定编码器
－－对ＥＲＮ１３８７．００１／０２０编码器来说，用Ｍ５＊５０螺栓穿过中心孔将其固定－－对ＥＱＮ１３２５．００１编码器来说，用Ｍ５＊７０螺栓穿过中心孔将其固定
注意固定时用力要适当，防止编码器旋转。然后安上固定支持盘的２条螺丝，把电源线插头插上，盖上金属外壳，保证电源线顺利地放在外壳的槽内，并使屏蔽层和金属外壳良好接触，安上固定外壳的螺丝。２．２．６试验电机
编码器安装好后，装上电机端盖，在工作台案上连接好电机的动力电缆和反馈电缆，先进行电机的空载试验。给机床送电，待机床起动方式组就绪后，可点动试验电机，如果电机能够正常转动无报警、无飞车现象，说明编码器安装成功。否则还需拆下重新进行安装，若直接在机床上试车如果出现飞车现象，将会严重损坏机床的机械部分。
２．２．７将电机安装到机床上
电机空载试验好后，即可将其安装到机床上，然后再通电试车，检验其运动性能，通过参数观察电机电流和负荷情况，了解电机所带轴的运动情况，并根据需要随时进行调整。３．操作中容易出现的错误及应注意的问题
第一、安装支持盘时要确保支持盘面和编码器的底面保持平行，并注意其间距及公差范围。否则在旋转过程中容易损坏支持盘或编码器轴。
第二、要注意电机轴上的标记，如图４，这个标记随电机型号不同，其所处的方向亦不一样。例如我在修理１ＦＴ６０８电机时，一开始没有认识到这个标记的重要性，没细看电机轴上的的标记，结果装上后试验电机时出现飞车现象，马上压下急停开关紧急停车，才没有造成电机的损坏。
第三、要注意编码器上的标记，对ＥＲＮ１３８７．００１／０２０编码器来说，玻璃盘和电路板上的标记较清楚，也容易调整。而对编码器ＥＱＮ１３２５．００１来说，齿轮上的标记是一个小黑点，如果将标记对偏后将出现报警或飞车，飞车现象导致的后果较严重，必须引起足够的重视。常见的报警内容有：２６０２０ａｘｉｓｘｈａｒｄｗａｒｅｆａｕｌｔｄｕｒｉｎｇｅｎｃｏｄｅｒｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ３００５０４ａｘｉｓｘｄｒｉｖｅｆａｕｌｔｏｆｍｏｔｏｒｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ
３００５０５ａｘｉｓｘｄｒｉｖｅｆａｕｌｔｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｅｒｒｏｒｉｎａｂｓｏｌｕｔｅ
ｔｒａｃｋ，ｃｏｄｅ００００４Ｈ（对绝对编码器来说）
第四，电机在拆卸、搬动过程中，要轻拿轻放，防止碰撞，特别是编码器部位绝对不能用锤敲击，否则很容易损坏编码器内部的光学元件和电机的抱闸装置。
第五，如果是垂直轴电机，其内部有抱闸装置，无法用手转动电机轴。
这样在调整轴上的标记之前还需要给抱闸电源端子上通一个２４Ｖ直流电源，并注意极性，使抱闸装置松开。若电源极性接反，抱闸装置将不能松开。４．如何掌握这项技能
首先，要了解数控机床的结构及工作原理，了解伺服电机的作用和结构特点。第二，要了解编码器的性能，是增量型还是绝对值型。对报警内容要有足够的认识与理解，当遇到机床报警时，可根据报警分析故障所在。第三，安装过程中手法要稳、准、轻，使编码器能够正确地安装到合适的位置。
四、效果
伺服电机内置编码器虽然体积较小，但其价值很高，通常每个编码器在３０００至９０００元之间。掌握了这项技能，a、可以节省电机的修复时间，有利于生产正常进行。b、可以节约修理费用，一般情况下我们请西门子公司的工程师来现场服务时，根据工作时间的长短，每次费用都不低于６０００元人民币，多则上万元。如果更换新的伺服电机，每个电机的价值在２至６万元不等。c、可以锻炼公司的年轻维修人员，让他们开阔视野，增长见识，提高维修数控机床的技能，增强综合修理能力。
伺服电机编码器如何调零
现场调节一般手一边调节编码器，一边看电机电流，让其在最小则是最佳位置，但往往由于手的抖动或其他原因，不会在位置最佳，电机不能满负荷或高速运行，正规的如下：
1.波形观察法
适用于带换相信号的增量式编码器、正余弦编码、旋转变压器。
1) 以示波器直接观察UV线反电势波形过零点与传感器的U相信号上升沿/Z信号、或Sin信号过零点、或Sin包络信号过零点的相位对齐关系，以此方法可以将传感器的上述信号边沿或过零点对齐到-30度电角度相位；
2) 以阻值范围适当的三个等值电阻构成星形，接入永磁伺服电机的UVW动力线，以示波器观察U相动力线与星形等值电阻的中心点之间的虚拟U相反电势波形与与传感器的U相信号上升沿/Z信号、或Sin信号过零点、或Sin包络信号过零点的相位对齐关系，以此方法可以将传感器的上述信号边沿或过零点对齐到电角度相位0点；
2.转子定向法
适用于带换相信号的增量式编码器、正余弦编码、旋转变压器的波形对齐，或者绝对式编码器和正余弦编码、旋转变压器等按可提供单圈绝对位置数值信息对齐。
1) 将U相接入低压直流源的正极，V相接入直流源的负端，定向电机轴
此后一边调整传感器与电机的相对位置关系，一边以示波器观察传感器信号，直到U相信号上升沿/Z信号、或Sin信号过零点、或Sin包络信号过零点准确复现，以此方法可以将传感器的上述信号边沿或过零点对齐到 -30度电角度相位；
也可以一边调整传感器与电机的相对位置关系，一边设法观察单圈绝对位置的数值信息，直到数据零位准确复现，以此方法也可以将传感器的单圈绝对位置零点对齐到 -30度电角度相位；
如果事先估算出 -30度电角度对应的单圈绝对位置的数值，还可以调整传感器与电机的相对位置关系，直到该数值准确复现，就可以将单圈绝对位置零点直接对齐到电角度相位0点（该方法可能比将在下一面 2) 中总结的后一条方法精确度更好一些）；
当然也完全可以不调整传感器与电机的相对位置关系，而是简单地随机安装编码器，把读取到的单圈绝对位置信息作为初始安装的偏置值，通过后续运算，实现单圈绝对位置信息和电角度相位零点的逻辑对齐，该方法的人工操作要求最低。
2) 将U相接入低压直流源的正极，将V相和W相并联后接入直流源的负端，定向电机轴
此后一边调整传感器与电机的相对位置关系，一边以示波器观察传感器信号，直到U相信号上升沿/Z信号、或Sin信号过零点、或Sin包络信号过零点准确复现，以此方法可以将传感器的上述信号边沿或过零点对齐到电角度相位0点；
也可以一边调整传感器与电机的相对位置关系，一边设法观察单圈绝对位置的数值信息，直到数据零位准确复现，以此方法也可以将传感器的上述信号边沿或过零点对齐到电角度相位0点。

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