第三章进给驱动系统的故障诊断与维修

1、3.1 3.1 对伺服进给系统的要求对伺服进给系统的要求1. 调速范围宽 2. 定位精度高 minmax/nrnn3. 有足够的传动刚性和高的速度稳定性4. 快速响应，无超调 为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。 5. 低速大转矩，过载能力强 一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载46倍而不损坏。6. 可靠性高 要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、

2、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。7. 对电机的要求 1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载46倍而不损坏。 3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。 4）电机应能承受频繁启、制动和反转。 数控机床所采用的伺服进给系统按控制系统的结构可以分为开环控制、闭环控制、半闭环控制以及混合控制4种。 无位置反馈装置的伺服进给系统称为开环控制系统。使用步进

3、电机（包括电液脉冲马达）作为伺服执行元件，是其最明显的特点。 在开环控制系统中，数控装置输出的脉冲，经过步进驱动器的环形分配器或脉冲分配软件的处理，在驱动电路中进行功率放大后控制步进电机，最终控制了步进电机的角位移。 步进电机再经过减速装置（或直接连接）带动了丝杠旋转，通过丝杠将角位移转移。因此，控制步进电机的转角与转速，就 可以间接控制移动部件的移动速度与位移量。如图3-1为开环控制驱动系统的结构原理图。 图3-1 开环控制伺服驱动系统的结构原理图为半闭环控制系统的结构原理图。图3-2 半闭环控制系统结构原理图图3-3 全闭环控制系统结构原理图 采用开环控制系统的数控机床结构简单，制造成本低

4、，但是由于系统对移动部件的实际位移量不进行检测，因此无法通过反馈自动进行误差检测和校正。 步进电机的步距角误差、齿轮与丝杠等部件的传动误差, 最终都将影响被加工零件的精度；特别是在负载转矩超过电动机输出转矩时，将导致步进电机的“失步”，使加工无法进行。 因此，开环控制仅适用于加工精度要求不高，负载较轻且变化不大的简易、经济型数控机床上。 采用半闭环控制系统的数控机床，电气控制与机械传动间有明显的分界，因此调试维修与故障诊断较方便且机械部分的间隙摩擦死区刚度等非线性环节都在闭环以外，因此系统的稳定性较好。 伺服电机和光电编码器通常做成一体，电动机和丝杠间可以直接联接或通过减速装置联接；位置检测单

5、位和实际最小移动单位间的匹配，可以通过数控系统的参数（电子齿轮比）进行设置。它具有传动系统简单、结构紧凑、制造成本低、性能价格比高等特点，从而在数控机床上得到广泛应用。如图3-2为半闭环控制系统的结构原理图。 采用闭环控制系统的数控机床的特点是：机床移动部件上直接安装有直线位移检测装置，检测装置检测最终位移输出量。实际位移值被反馈到数控装置或伺服驱动中，它可以直接与输入的指令位移值进行比较，用误差进行控制，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上说，对于这样的闭环系统，其运动精度仅取决于检测装置的检测精度，它与机械传动的误差无关，显然，其精度将高于半闭环系统。而且它可以对传动系统的间隙、磨损

6、自动补偿，其精度保持性要比半闭环系统好得多。图3-3为全闭环控制系统的结构原理图。 由于闭环控制系统的工作特点，它对机械结构以及传动系统的要求比半闭环更高，传动系统的刚度、间隙、导轨的爬行等各种非线性因素将直接影响系统的稳定性，严重时甚至产生振荡。 解决以上问题的最佳途径是采用直线电动机作为驱动系统的执行器件。采用直线电动机驱动，可以完全取消传动系统中将旋转运动变为直线运动的环节，大大简化机械传动系统的结构，实现了所谓的“零传动”。它从根本上消除了传动环节对精度、刚度、快速性、稳定性的影响，故可以获得比传统进给驱动系统更高的定位精度、快进速度和加速度。 从原理上说，数控机床的伺服系统应包括从位

7、置指令脉冲给定到实际位置输出的全部环节，即包括位置控制、速度控制、驱动电动机、检测元器件等部分。但在很多系统中，为了制造方便，通常将伺服系统的位置控制部分与CNC装置制成一体，所以，人们平时习惯上所说的机床伺服进给系统，一般是指伺服进给系统的速度控制单元、伺服电动机、检测元器件部分，而不包括位置控制部分。3.3.1、步进电机的工作原理 步进电机是一种能将数字脉冲以轴步进一个步距角增量，因此，步进电机能很方便地将电脉冲转换为角位移，具有较好的定位精度，无漂移和无积累定位误差的优点，能跟踪一定频率范围的脉冲列，可作同步电动机使用，广泛地应用于各种小型自动化设备及仪器。3.3.2 3.3.2 步进电

8、机的分类：步进电机的分类：按转矩产生的原理可分为: 1.反应式步进电机; 2.永磁式步进电机; 3.混合式步进电机； 可变磁阻式步进电机又称为反应式步进电机，工作原理是由改变电动机的定子和转子的软钢齿之间的电磁引力来改变定子和转子的相对位置，这种电动机结构简单、步距角小。 永磁式步进电机的转子铁心上装有多条永久磁铁，转子的转动与定位是由定、转子之间的电磁引力与磁铁磁力共同作用的。与反应式步进电机相比，相同体积的永磁式步进电动机转矩大，步距角也大。 混合式步进电机结合了反应式步进电机和永磁式步进电机的优点，采用永久磁铁提高电动机的转矩，采用细密的极齿来减小步距角，是目前数控机床上应用最多的步进电

9、动机。从控制绕组数量上可分为: 1.二相步进电机。 2.三相步进电机。 3.四相步进电机。 4.五相步进电机。 5.六相步进电机。从运动的型式上可分为： 1.旋转步进电机。 2.直线步进电机。 3.平面步进电机。（一）. 驱动电路： (a)(b)(c)VDCVDCVDC步进电机绕组的驱动电路，单极性电流一般采用下图双管串联电路,双极性电流一般采用下图的H桥电路;对于三相混合式步进电机则采用三相逆变桥电路,3.3.3 3.3.3 步进电机的驱动电路、控制方式及接线图 （二）步进电动机绕组电流控制电路 VDC PWM A + = - = 电流检测 *i （三）（三）. 步进电机的接线图步进电机的接

10、线图（一） 步距角和步距误差： 转子每步转过的空间机械角度，即步距角为 =360/Z*N其中 Z-转子齿数，N-运行拍数。 步进电机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角存在有步距误差。连续走若干步时，上述误差形成累积值。转子转过一圈后，回至上一转的稳定位置，因此步进电机步距的误差不会长期积累。步进电机步距的积累误差，是指一转范围内步距积累误差的最大值，步距误差和积累误差通常用度、分或者步距角的百分比表示。影响步距误差和积累误差的主要因素有: 齿与磁极的分度精度；铁心迭压及装配精度；各相矩角特性之间差别的大小；气隙的不均匀程度等。（四）（四） 步进电机的主要特性：步进电机的主要特性：（二）静

11、态矩角特性和最大静转矩特性：（二）静态矩角特性和最大静转矩特性： 所谓静态是指电机不改变通电状态，转子不动时的工作状态。空载时，步进电机某相通以直流电流时，该相对应的定、转子齿对齐，这时转子无转矩输出。如在电机轴上加一顺时针方向的负载转矩，步进电机转子则按顺时针方向转过一个小角度，称为失调角,这时转子电磁转矩T与负载转矩相等。矩角特性是描述步进电机稳态时，电磁转矩与失调角之间关系的曲线，或称为静转矩特性。 T0步进电机矩角特性 （三）启动惯频特性启动惯频特性 起 动 惯 频 特 性 f（ H z） JL 0 在负载转矩ML=0的条件下，步进电动机由静止状态突然启动，不丢步地进入正常运行状态所允

12、许的最高启动频率，称为启动频率或突跳频率，超过此值就不能正常启动。启动频率与机械系统的转动惯量有关，包括步进电动机转子的转动惯量，加上其它运动部件折算至步进电动机轴上的转动惯量。下图表示启动频率与负载转动惯量之间的关系。随着负载惯量的增加，起动频率下降。若同时存在负载转矩ML；则起动频率将进一步降低。在实际应用中，由于ML的存在，可采用的启动频率要比惯频特性还要低。（四）步进电机矩频特性：（四）步进电机矩频特性： 矩频特性是用来描述步进电机连续稳定运行时输出转矩写连续运行频率之间的关系曲线。矩频特性曲线上每一频率所对应的转矩称为动态转矩。动态转矩除了和步进电机结构及材料有关外，还与步进电机绕组

13、连接、驱动电路、驱动电压有密切的关系。下图是混合式步进电机连续运行时的典型的矩频特性曲线。 连续运行距频特性 ML f 0 （V2） （V1） V1V2 1.电机不运转 1） 驱动器无供电电压 2） 驱动器保险丝熔断 3） 驱动器报警(过电压、欠电压、过电流、过热) 4） 驱动器与电机连线断线 5） 系统参数设置不当 6） 驱动器使能信号被封锁 7） 接口信号线接触不良 8） 驱动器电路故障 9） 电机卡死或者出现故障 10）电动机生锈 11）指令脉冲太窄、频率过高、脉冲电平太低3.3.4 步进电机常见故障及分析： 2.电机起动后堵转 1）指令频率太高 2）负载转矩太大 3）加速时间太短 4）

14、负载惯量太大 5）电源电压降低 3.3.电机运转不均匀，有抖动电机运转不均匀，有抖动 1） 指令脉冲不均匀 2） 指令脉冲太窄 3） 指令脉冲电平不正确 4） 指令脉冲电平与驱动器不匹配 5） 脉冲信号存在噪声 6） 脉冲频率与机械发生共振 4. 4. 电机运转不规则，正反转地摇摆电机运转不规则，正反转地摇摆 1） 指令脉冲频率与电机发生共振 2） 外部干扰 5. 5. 电机定位不准电机定位不准 1） 加减速时间太小 2） 存在干扰噪声 3）系统屏蔽不良 6 . 电机过热：电机过热： 1） 工作环境过于恶劣，环境温度过高 2） 参数选择不当，如电流过大，超过相电流 3） 电压过高 7. 工作过

15、程中停车： 1） 驱动电源故障 2） 电动机线圈匝间短路或接地 3） 绕组烧坏 4） 脉冲发生电路故障 5） 杂物卡住 8. 噪声大 1） 电机运行在低频区或共振区 2） 纯惯性负载、短程序、正反转频繁 3） 磁路混合式或永磁式转子磁钢退磁后以单步运行或在失步区 4） 永磁单向旋转步进电机的定向机构损坏 9. 失步或者多步 1） 负载过大，超过电动机的承载能力 2） 负载忽大忽小 3） 负载的转动惯量过大，启动时失步、停车时过冲 4） 传动间隙大小不均 5） 传动间隙产生的零件有弹性变形 6） 电动机工作在震荡失步区 7） 电路总清零使用不当 8） 干扰 9） 定、转子相檫 10. 无力或者是

16、出力降低无力或者是出力降低 1） 驱动电源故障 2） 电动机绕组内部发生错误 3） 电动机绕组碰到机壳，发生相间短路或者 线头脱落 4） 电动机轴断 5） 电动机定子与转子之间的气隙过大 6） 电源电压过低 11.不能启动不能启动 1） 工作方式不对 2） 驱动电路故障 3） 遥控时，线路压降过大 4） 安装不正确，或电动机本身轴承、止口等故障使电动机不转 5） N 、S极接错 6） 长期在潮湿场所存放，造成电动机部分生锈3.4 进给伺服驱动系统SIMODRIVE6IIU 6IIU驱动器模块驱动器模块6IIUE驱动器模块驱动器模块适用于适用于SIMODRIVE 611 模拟型的模拟型的1FT5

17、 交流伺服电机交流伺服电机说明说明1FT5 交流伺服电机交流伺服电机l 高动态性能减少了非生产性时间高动态性能减少了非生产性时间l 大量的应用证明了其耐用性大量的应用证明了其耐用性l 电源和信号的安装连接可以用于严重污染的环境电源和信号的安装连接可以用于严重污染的环境l 连线较少从而简化了复杂的安装连线较少从而简化了复杂的安装l 应用范围广应用范围广l 广泛的选择性诸如集成内置式的编码器齿轮单元广泛的选择性诸如集成内置式的编码器齿轮单元制动机构等制动机构等 1FT5 交流伺服电机在整个速度设定范围内都能交流伺服电机在整个速度设定范围内都能确保恒定的连续扭矩和恒定的过载容量。确保恒定的连续扭矩和

18、恒定的过载容量。 在设计中，特别注重用户操作的友好性，极高在设计中，特别注重用户操作的友好性，极高的可靠性和非常低的维护费用。的可靠性和非常低的维护费用。 1FT5 交流伺服电机主要是针对运行时不需要外交流伺服电机主要是针对运行时不需要外部冷却设备而设计的，热量会通过电机的外壳而传部冷却设备而设计的，热量会通过电机的外壳而传递出去。定子绕组和定子铁芯产生的热量可以直接递出去。定子绕组和定子铁芯产生的热量可以直接通过高质量的热传导传到电机外壳。在这里，无刷、通过高质量的热传导传到电机外壳。在这里，无刷、永磁同步电机显示了它独特的优点。永磁同步电机显示了它独特的优点。应用应用:l 机床机床l 复杂

19、的加工中心和自动车床复杂的加工中心和自动车床l 专用机床专用机床l 传送线传送线l 机器人和机械手机器人和机械手l 木工机床木工机床l 一般的自动化任务一般的自动化任务适用于适用于SIMODRIVE 611 的的1FT6 交流伺服电机交流伺服电机说明说明1FT6 交流伺服电机交流伺服电机l 较高的旋转精度较高的旋转精度(正弦电流注入正弦电流注入) 工件表面质量工件表面质量l 高动态性能决定了较短的非生产性时间高动态性能决定了较短的非生产性时间l 电源和信号连接可以用于严重污染的环境电源和信号连接可以用于严重污染的环境l 使用单一编码器系统从而简化了电缆电路使用单一编码器系统从而简化了电缆电路l

20、 对侧向力有较高抵抗力对侧向力有较高抵抗力 1FT6 交流伺服电机是高紧凑型的永磁同步电机交流伺服电机是高紧凑型的永磁同步电机 可以使用可以使用SIMODRIVE 611 数字数字/通用变频系统控通用变频系统控制带集成式内置编码器的制带集成式内置编码器的1FT6 电机电机。可以使用可以使用IMODRIVE 611 模拟模拟/通用变频系统控制带旋转变压器通用变频系统控制带旋转变压器的的1FT6 电机电机。 SIMODRIVE 611 变频器的全数字控制系统和变频器的全数字控制系统和1FT6伺服电机的新型编码器技术可以满足动态性能速伺服电机的新型编码器技术可以满足动态性能速度设定范围旋转和位置精度

21、方面的最高要求。度设定范围旋转和位置精度方面的最高要求。 这种电机主要是针对运行时不需要外部冷却而这种电机主要是针对运行时不需要外部冷却而设计的，热量会通过电机的外壳而传递。定子绕组设计的，热量会通过电机的外壳而传递。定子绕组和定子铁芯产生的热量可以直接通过高质量的热量和定子铁芯产生的热量可以直接通过高质量的热量传导传到电机外壳。在这里，无刷、定场同步电机传导传到电机外壳。在这里，无刷、定场同步电机显示了它独特的优点。显示了它独特的优点。应用应用 高性能机床高性能机床 对动态性能和精度有较高要求的生产机械对动态性能和精度有较高要求的生产机械适用于适用于SIMODRIVE 611 的的1FK6

22、交流伺服电机交流伺服电机1FK6 交流伺服电机交流伺服电机l 结构紧凑安装空间要求较小结构紧凑安装空间要求较小l 插头方向可以定向确定的安装方式为机床的结构插头方向可以定向确定的安装方式为机床的结构设计提供了灵活性设计提供了灵活性l 连线少安装简单连线少安装简单l 联轴结和法兰盘与联轴结和法兰盘与1FT6 电机兼容电机兼容 1FK6 交流伺服电机是永磁同步电机交流伺服电机是永磁同步电机 1FK6 电机装备内置式光学编码器适用于电机装备内置式光学编码器适用于SIMODRIVE 611 数字数字/通用变频系统一起使用可以通用变频系统一起使用可以使用使用SIMODRIVE 611 模拟模拟/通用型变

23、频系统控制带通用型变频系统控制带旋转变压器的旋转变压器的1FK6 电机。电机。 这个电机主要是针对运行时不需要外部冷却而这个电机主要是针对运行时不需要外部冷却而设计的。热量会通过电机的外壳而传递。定子绕组设计的。热量会通过电机的外壳而传递。定子绕组和定子铁芯产生的热量直接传到电机外壳。在这里，和定子铁芯产生的热量直接传到电机外壳。在这里，无刷、永磁同步电机显示了它独特的优点无刷、永磁同步电机显示了它独特的优点应用应用l 机床机床l 木工机床木工机床l 各种龙门结构的机械设备各种龙门结构的机械设备l 机器人和机械手机器人和机械手l 标准生产机械和专用机床标准生产机械和专用机床l 辅助轴辅助轴适用

24、于适用于SIMODRIVE 611 的的FK7 交流伺服电机交流伺服电机说明说明1FK7 CT(紧凑型紧凑型)交流伺服电机交流伺服电机l 很高的功率密度因此空间要求较少很高的功率密度因此空间要求较少(体积比体积比1FK6 小小25%) 与与1FK6 机械安装尺寸相互兼容机械安装尺寸相互兼容(轴法兰盘和连接器轴法兰盘和连接器)l 使用功率范围扩大使用功率范围扩大l1FK7 HD(高动态高动态)交流伺服电机交流伺服电机l 转子转动惯量小因此动态响应很强转子转动惯量小因此动态响应很强 1FK7 交流伺服电机是高紧凑恒定磁场同步电机。交流伺服电机是高紧凑恒定磁场同步电机。它是在它是在1FK6 电机所获

25、得经验基础上开发的系列。可电机所获得经验基础上开发的系列。可选配齿轮单元和编码器以及扩展的产品种类，这意味选配齿轮单元和编码器以及扩展的产品种类，这意味着着1FK7电机可以很好地适合各种应用。因而它也能电机可以很好地适合各种应用。因而它也能满足不断增长的机械生产工艺现状的要求。满足不断增长的机械生产工艺现状的要求。 与与SIMODRIVE 611 变频系统一起。变频系统一起。1FK7 电机电机是一个具有良好特性。功能强大的系统。可以根据应是一个具有良好特性。功能强大的系统。可以根据应用是进行速度控制还是位置控制来选择内置式的编码用是进行速度控制还是位置控制来选择内置式的编码器系统：器系统： 旋

26、转变压器内置安装在电机上时，旋转变压器内置安装在电机上时，1FK7 可以和可以和SIMODRIVE 611 模拟模拟/通用型一起使用，通过内置通用型一起使用，通过内置式的增量式和绝对式编码器，它可以和式的增量式和绝对式编码器，它可以和SIMODRIVE 611数字数字/通用型一起使用。通用型一起使用。 这个电机是以不需要外部冷却而设计的，这个电机是以不需要外部冷却而设计的，热量可以通过电机外壳而传递。热量可以通过电机外壳而传递。1FK7 电机具电机具有很高的过载能力。有很高的过载能力。应用：应用：l 机床机床l 机器人和机械手机器人和机械手l 木工玻璃陶瓷和石料加工木工玻璃陶瓷和石料加工l 包

27、装塑料和纺织机械包装塑料和纺织机械l 辅助轴辅助轴 驱动保护电路开关电源FPGA显示、按键26LS32EPROMM26LS31光耦光耦光耦285 DSP(ADSP2181)X25163电平变换16C550AD7888IPMPMSM三相220V单相220V编码器输出信号输出输入脉冲接口RS232串行接口模拟接口编码器输入接口6PG+光耦伺服驱动器一般硬件框图伺服驱动控制结构图伺服系统主回路的接线图松下伺服驱动器I/F速度控制接线图松下伺服驱动器I/F位置控制接线图松下伺服驱动器I/F转矩控制接线图三洋伺服系统与数控系统连接图松下伺服系统与数控系统连接图西门子伺服系统与数控系统连接图802D系统各

28、部件的连接注意：注意：1. 图中的图中的“个人计算机个人计算机”、“端子转换器端子转换器”、“扁扁平电缆平电缆”不属于西门子供货产品；不属于西门子供货产品；2. 图中的图中的“24V 直流稳压电源直流稳压电源”、“RS232 隔离隔离器器”、“电子手轮电子手轮”、“机床控制面板机床控制面板”等为选等为选件；件；3. 关于驱动器的详细连接，请参阅关于驱动器的详细连接，请参阅2.3.节；节；4. 关于关于PCU，PP72/48，机床控制面板的详细说明，机床控制面板的详细说明，请参阅请参阅2.4.2.节；节；5. 供货的供货的611UE 均为双轴模块。其作为双轴或单均为双轴模块。其作为双轴或单轴使用

29、，取决于轴使用，取决于611UE 插入的功率模块：如果功插入的功率模块：如果功率模块是双轴，则该率模块是双轴，则该611UE 按双轴使用；如果功按双轴使用；如果功率模块是单轴，则该率模块是单轴，则该611UE 按单轴使用。按单轴使用。802D驱动器的连接PLC 应用程序的设计 图4-12 采用总线指令接口控制的进给驱动装置的连线实例 3.4.2 参数设置1. 位置比例增益 2.设定位置环调节器的比例增益。3.设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。4.参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。 2. 速度比例增益 设定速度调节器

30、的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。 3.速度积分时间常数设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。 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

31、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。 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。 1.1.进给伺服系统出错报警故障进给伺服系统出错报警故障 这类故障的起因，大多是速度控制单元方面的故这类故障的起因，大多是速度控制单元方面的故障引起的，或是主控制印制线路板与位置控制或伺服信障引起的，或是主控制印制线路板与位置控制或伺服信号有关部分的故障。可

32、根据报警所显示的内容去排除。号有关部分的故障。可根据报警所显示的内容去排除。IPMIPM报警报警a.a.如果一直出现，更换如果一直出现，更换IPMIPM模块或小接口板，此故障情模块或小接口板，此故障情况一般用万用表不能测出况一般用万用表不能测出b.b.如果与时间有关，当停机一段时间再开，报警消失，如果与时间有关，当停机一段时间再开，报警消失，则可能是则可能是IPMIPM太热，检查是否负载太大太热，检查是否负载太大c.c.用交换法判别是单元内的故障还是单元外的故障，用交换法判别是单元内的故障还是单元外的故障，并进行相应处理并进行相应处理2.2.检测元件检测元件（测速发电机、旋转变压器或脉冲编码器

33、（测速发电机、旋转变压器或脉冲编码器等）等） 或检测信号方面引起的故障或检测信号方面引起的故障例如：某数控机床显示例如：某数控机床显示“主轴编码器断线主轴编码器断线”。原因有：。原因有：电机动力线断线电机动力线断线。如果伺服电源刚接通，尚未接到任。如果伺服电源刚接通，尚未接到任何指令时，就发生这种报警，则由于断线而造成故障何指令时，就发生这种报警，则由于断线而造成故障可能性最大可能性最大伺服单元印制线路板上设定错误伺服单元印制线路板上设定错误，如将检测元件脉冲，如将检测元件脉冲编码器设定成了测速发电机等编码器设定成了测速发电机等没有速度反馈电压或时有时断没有速度反馈电压或时有时断，这可用显示其

34、来测量，这可用显示其来测量速度反馈信号来判断，这类故障出检测元件本身存在速度反馈信号来判断，这类故障出检测元件本身存在故障外，多数是由于连接不良或接通不良引起的故障外，多数是由于连接不良或接通不良引起的由于光电隔离板或中间的某些电路板上劣质元器件所由于光电隔离板或中间的某些电路板上劣质元器件所引起的引起的。当有时开机运行相当长一段时间后，出现。当有时开机运行相当长一段时间后，出现“主轴编码器断线主轴编码器断线”，这时，这时，重新开机，可能会自动重新开机，可能会自动消除故障消除故障 3.3.过热报警故障过热报警故障 伺服电机，伺服变压器，伺服单元和放电单元伺服电机，伺服变压器，伺服单元和放电单元

35、的热保护开关断开的热保护开关断开伺服电机过热伺服电机过热a.关机一段时间后，再开机，如果没有报警声音，关机一段时间后，再开机，如果没有报警声音，则可能机械负载太大，或伺服电机故障，检修则可能机械负载太大，或伺服电机故障，检修机械或更换伺服电机机械或更换伺服电机b.如果还有报警，检查伺服电机上的热保护开关如果还有报警，检查伺服电机上的热保护开关是否断开或反馈断线是否断开或反馈断线c.更换伺服放大器更换伺服放大器放点单元过热（伺服放大器检测到放电电路热保放点单元过热（伺服放大器检测到放电电路热保护开关断开）护开关断开）a.检查是否连接有外部放电单元，如果没有，外部放检查是否连接有外部放电单元，如果

36、没有，外部放电单元热保护开关接线端子必须短接电单元热保护开关接线端子必须短接b.观察如果不是一开机就有此报警，而是加工到一定观察如果不是一开机就有此报警，而是加工到一定时间后才报警，关机一段时间后再无报警，而是时间后才报警，关机一段时间后再无报警，而是加工到一定时间后再开无报警，则检查是否机械加工到一定时间后再开无报警，则检查是否机械侧故障，或有频繁加减速，修改加工程序或机械侧故障，或有频繁加减速，修改加工程序或机械检修检修c.用万用表检查外部放电单元热保护开关接线端子两用万用表检查外部放电单元热保护开关接线端子两端是否短接，如果开路，更换放电单元或连接线端是否短接，如果开路，更换放电单元或连

37、接线d.伺服放大器的内部过热检测电路故障，更换伺服放伺服放大器的内部过热检测电路故障，更换伺服放大器或修理大器或修理伺服放大器检测到主回路过热伺服放大器检测到主回路过热a.关机一段时间后，再开机，如果没有报警产生，关机一段时间后，再开机，如果没有报警产生，则可能机械负载太大，或伺服电机故障，检修则可能机械负载太大，或伺服电机故障，检修机械或更换伺服电机机械或更换伺服电机b.如果还有报警，检查如果还有报警，检查IPM模块的散热器上的热模块的散热器上的热保护开关是否断开，更换保护开关是否断开，更换c.更换伺服放大器更换伺服放大器 例如：某直流伺服电机过热报警，可能原因有：例如：某直流伺服电机过热报

38、警，可能原因有：过负荷过负荷。可以通过测量电机电流是否超过额定值。可以通过测量电机电流是否超过额定值来判断。来判断。电机线圈绝缘不良电机线圈绝缘不良。可用。可用500V绝缘电阻绝缘电阻表检查电枢线圈与机壳之间的绝缘电阻。如果在表检查电枢线圈与机壳之间的绝缘电阻。如果在1M以上，表示绝缘正常，否则应清理换向器表面以上，表示绝缘正常，否则应清理换向器表面的炭刷粉末等。的炭刷粉末等。电机线圈内部短路电机线圈内部短路。可卸下电机，。可卸下电机，测电机空载电流，如果此电流与转速成正比变化，测电机空载电流，如果此电流与转速成正比变化，则可判断为电机线圈内部短路。应清扫换向器表面，则可判断为电机线圈内部短路

39、。应清扫换向器表面，如表面上有油更易引起此故障。如表面上有油更易引起此故障。电机磁铁退磁电机磁铁退磁。可通过快速旋转电机时，测定电机电枢电压是否正可通过快速旋转电机时，测定电机电枢电压是否正常。如电压低且发热，则说明电机已退磁。应重新常。如电压低且发热，则说明电机已退磁。应重新充磁。充磁。制动器失灵制动器失灵。当电机带有制动器时，如电。当电机带有制动器时，如电机过热则应检查制动器动作是否灵活。机过热则应检查制动器动作是否灵活。CNC装置装置的有关印制线路板不良。的有关印制线路板不良。4.4.电机过载电机过载机床负荷异常，引起电机电流超过额定值。这可以机床负荷异常，引起电机电流超过额定值。这可以

40、用检查电动机电流来判断。此时需要变更切削条件，用检查电动机电流来判断。此时需要变更切削条件，减轻机床负荷减轻机床负荷印制电路板设定错误。亦即应确定电动机过载的设印制电路板设定错误。亦即应确定电动机过载的设定是否正确定是否正确印制线路板不良印制线路板不良 对于交流伺服来说，没有脉冲编码器反馈信号也会对于交流伺服来说，没有脉冲编码器反馈信号也会引起电机过载报警引起电机过载报警起动扭矩超过最大扭矩或者负载有冲击现象；电机起动扭矩超过最大扭矩或者负载有冲击现象；电机振动或抖动振动或抖动电机或编码器配线异常（配线不良或连接不良）电机或编码器配线异常（配线不良或连接不良）编码器有故障（反馈脉冲与电动机转角

41、不成比例变编码器有故障（反馈脉冲与电动机转角不成比例变化，而有跳跃）化，而有跳跃）4.1电机过载（进给过载报警）电机过载（进给过载报警）切削力过大、加工力过大、进给过快，降低进给切削力过大、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，换新丝杠丝杠、螺母研损，换新丝杠b.丝杠轴承研损，换轴承丝杠轴承研损，换轴承c.传动导

42、轨面研损，修机床导轨面传动导轨面研损，修机床导轨面d.压板面或镶条研损，修压板镶条压板面或镶条研损，修压板镶条丝杆与导轨平行差，调查丝杠位置丝杆与导轨平行差，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，修锁紧螺丝杠轴承锁紧螺母、螺纹与端面超差，修锁紧螺母端面母端面压板、镶条的接触为中间硬，造成导向不好，运压板、镶条的接触为中间硬，造成导向不好，运动中磨损造成动中磨损造成丝杠导轨缺少润滑丝杠导轨缺少润滑5. 5. 伺服单元过电流报警伺服单元过电流报警 1)1)

43、伺服驱动器的电路板与热开关连接不良伺服驱动器的电路板与热开关连接不良2)U2)U、V V、W W与地线连接错误，或它们之间存在短路与地线连接错误，或它们之间存在短路3)3)伺服驱动器故障（电流反馈电路、功率晶体管或者伺服驱动器故障（电流反馈电路、功率晶体管或者电路板故障电路板故障) )4)4)因负载转动惯量大并且高速旋转，动态制动器停止，因负载转动惯量大并且高速旋转，动态制动器停止，制动电路故障制动电路故障5)5)伺服驱动器的安装方法（方向、与其他部分的间隔）伺服驱动器的安装方法（方向、与其他部分的间隔）不适合不适合6)6)负载是否过大，是否超出再生处理能力等负载是否过大，是否超出再生处理能力

44、等7)7)伺服驱动器的风扇停止转动伺服驱动器的风扇停止转动8)8)电机线圈是否烧坏，用绝缘表测绝缘。应为无穷大，电机线圈是否烧坏，用绝缘表测绝缘。应为无穷大，如果很小则损坏如果很小则损坏9)9)电机动力线是否绝缘不好（线破或电机插头进水）电机动力线是否绝缘不好（线破或电机插头进水）10)10)检查主回路的检查主回路的IGBTIGBT或或IPMIPM模块是否烧坏，造成异模块是否烧坏，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起，用万用表二极管档测对应的轴U U、V V、W W。对十、。对十、一的导通压降，如果为一的导通

45、压降，如果为0 0，则模块烧坏，可先拆开，则模块烧坏，可先拆开外壳，然后将固定模块的螺钉拆下，更换模块外壳，然后将固定模块的螺钉拆下，更换模块11)11)如果一上电就有报警，与其他单元互换接口板，如果一上电就有报警，与其他单元互换接口板，如果故障转移，则接口板坏如果故障转移，则接口板坏12)12)与其他单元互换控制板，如果故障转移，则更换与其他单元互换控制板，如果故障转移，则更换控制板或修理控制板或修理13)13)检查系统的伺服参数设定是否有误检查系统的伺服参数设定是否有误14)14)伺服电机与伺服单元不匹配，或电机代码设定错伺服电机与伺服单元不匹配，或电机代码设定错误误15)15)如果与时间

46、有关，当停机一段时间再开，报警消如果与时间有关，当停机一段时间再开，报警消失，则可能是失，则可能是IPMIPM太热，检查是否负载太大太热，检查是否负载太大6.6.伺服单元过电压报警伺服单元过电压报警 负载转动惯量过大（再生能力不足）负载转动惯量过大（再生能力不足）内部或外接的再生放电电路故障（包括接线断内部或外接的再生放电电路故障（包括接线断开或破损等）开或破损等）加减速时间过小，在降速过程中引起过电压加减速时间过小，在降速过程中引起过电压 检查检查ACAC电源电压（是否有过大的变化）电源电压（是否有过大的变化）7.7.伺服单元欠电压报警伺服单元欠电压报警 电源容量太小电源容量太小或或ACAC

47、电源电压过低电源电压过低伺服驱动器的保险丝熔断伺服驱动器的保险丝熔断冲击电流限制电阻断线（电源电压是否异常，冲击电流限制电阻断线（电源电压是否异常，冲击电流限制电阻是否过载冲击电流限制电阻是否过载）伺服伺服ONON信号提前有效信号提前有效电机主电路用电缆短路电机主电路用电缆短路发生瞬时停电发生瞬时停电整流器件损坏整流器件损坏或或伺服驱动器故障伺服驱动器故障8.8.速度单元的断路器断开报警速度单元的断路器断开报警干扰。有时速度单元受外界的干扰影响，断路干扰。有时速度单元受外界的干扰影响，断路器自动断开器自动断开机床负荷异常。这可以用示波器检查机床在快机床负荷异常。这可以用示波器检查机床在快速进给

48、时的电动机电流是否超过额定值来判断速进给时的电动机电流是否超过额定值来判断机床负荷是否异常机床负荷是否异常速度控制单元内整流用二级管模块不好速度控制单元内整流用二级管模块不好印制电路板不好或印制板与速度控制单元之间印制电路板不好或印制板与速度控制单元之间的连接不好的连接不好9.9.停机误差过大或运行时误差过大报警停机误差过大或运行时误差过大报警位置偏差设置错误位置偏差设置错误。因此要认真检查参数的设定值。因此要认真检查参数的设定值超调超调。在数控系统中加。在数控系统中加/ /减速时间里，如果电动机减速时间里，如果电动机没有流过加减速时必要的电流，从而使位置控制回没有流过加减速时必要的电流，从而

49、使位置控制回路的误差增加。当用示波器观察速度控制单元的指路的误差增加。当用示波器观察速度控制单元的指令波形，应使超调量在令波形，应使超调量在5 5以下。为了消除本报警，以下。为了消除本报警，可加大数控系统的加减速时间和加大速度控制单元可加大数控系统的加减速时间和加大速度控制单元的增益的增益输入电源电压太低输入电源电压太低 连接不良连接不良。如测速机信号线、电机动力线等的连接。如测速机信号线、电机动力线等的连接不良均会引起误差过大不良均会引起误差过大数控系统的数控系统的位置控制部分位置控制部分和和速度控制部分速度控制部分的故障的故障如果是直流伺服电动机，则电机的如果是直流伺服电动机，则电机的碳刷

50、接触不良碳刷接触不良也也会引起误差过大会引起误差过大10.10.漂移补偿量过大报警漂移补偿量过大报警连接不良连接不良。这里指的连接有两个方面。一是电动机。这里指的连接有两个方面。一是电动机动力线连接不良，二是电动机和检测元件之间的连动力线连接不良，二是电动机和检测元件之间的连接不良接不良CNCCNC系统中有关漂移量补偿的系统中有关漂移量补偿的参数设定错误参数设定错误引起的引起的速度控制单元速度控制单元CNCCNC装置的主板的位置控制部分有故装置的主板的位置控制部分有故障障11.11.不能准备好系统，报警显示伺服不能准备好系统，报警显示伺服VRDY OFFVRDY OFF（0,16/18/0i0

51、,16/18/0i为为401401） 系统开机自检后，如果没有急停和报警，则发出系统开机自检后，如果没有急停和报警，则发出* *MCONMCON信号给所有轴伺服单元，伺服单元接受到该信号给所有轴伺服单元，伺服单元接受到该信号后，接通主接触器，电源单元吸合，信号后，接通主接触器，电源单元吸合，LEDLED由两由两块杠（块杠（）变为）变为0000，将准备好（电源单元准备，将准备好（电源单元准备好）信号，送给伺服单元，伺服单元再接通继电好）信号，送给伺服单元，伺服单元再接通继电器，继电器吸合后，将器，继电器吸合后，将* *DRDYDRDY信号送回系统，如果信号送回系统，如果系统在规定时间内没有接受到

52、系统在规定时间内没有接受到* *DRDYDRDY信号，则发出信号，则发出此报警，同时断开各轴的此报警，同时断开各轴的* *MCONMCON信号，因此，上述信号，因此，上述所有通路都是可能的故障点。所有通路都是可能的故障点。1)1)检查各个插头是否接触不良，包括控制板与主回路检查各个插头是否接触不良，包括控制板与主回路的连接以及电源单元与伺服单元、主轴单元的连接的连接以及电源单元与伺服单元、主轴单元的连接2)2)检查检查LEDLED是否有显示，如果无显示。则是板上不能通是否有显示，如果无显示。则是板上不能通电或电源回路坏。检查电源单元输出到该单元的电或电源回路坏。检查电源单元输出到该单元的24V

53、24V是否正常，检查控制板上的电源回路是否烧坏。修理是否正常，检查控制板上的电源回路是否烧坏。修理该单元该单元3)3)检查外部交流电压是否都正常，包括：电源单元三检查外部交流电压是否都正常，包括：电源单元三相相200V200V输入（端子输入（端子R.S.T.R.S.T.），单相），单相200V200V输入输入4)4)检查控制板上各直流电压是否正常，如果有异常，检查控制板上各直流电压是否正常，如果有异常，检查板上的保险及板上的电源回路有无烧坏的地方检查板上的保险及板上的电源回路有无烧坏的地方5)5)仔细观察电源单元仔细观察电源单元LED LED 是否变是否变0000后（吸合）再断开后（吸合）再断

54、开（变为两横杠一一），还是根本就不吸合（一直是两（变为两横杠一一），还是根本就不吸合（一直是两横杠不变）。如果是吸合后再断开，则可能是电源单横杠不变）。如果是吸合后再断开，则可能是电源单元故障，如果根本不吸合，则可能是接线问题或接线元故障，如果根本不吸合，则可能是接线问题或接线有断线或电源单元有问题，仔细检查各单元之间的连有断线或电源单元有问题，仔细检查各单元之间的连线线6)6)检查电源单元的急停检查电源单元的急停* *ESPESP和和* *MCCMCC回路（如果这两各回路（如果这两各回路有问题也是两横杠不变），回路有问题也是两横杠不变），* *ESPESP应为短路，应为短路，* *MCCMC

55、C应与接触器的线圈串连到交流电源上应与接触器的线圈串连到交流电源上7)7)仔细检查单元的仔细检查单元的LED LED 在变在变0000后（吸合）所有伺服单后（吸合）所有伺服单元的一个横杠是否变为元的一个横杠是否变为0 0，还是根本就不吸合（一，还是根本就不吸合（一直是一横杠不变）。如果是双轴或三轴，则只要有直是一横杠不变）。如果是双轴或三轴，则只要有一轴不好就不吸合。如果一个轴一直不吸合，则可一轴不好就不吸合。如果一个轴一直不吸合，则可判断为该伺服单元的故障，检查该单元的继电器并判断为该伺服单元的故障，检查该单元的继电器并更换，如果更换继电器还不能解决，则更换伺服单更换，如果更换继电器还不能解

56、决，则更换伺服单元的接口板元的接口板8)8)观察所有伺服单元的观察所有伺服单元的LEDLED上是否有其他报警信号，上是否有其他报警信号，如果有，则先排除这些报警如果有，则先排除这些报警9)9)如果是双轴伺服单元，则检查另一轴是否未接或如果是双轴伺服单元，则检查另一轴是否未接或接触不好或伺服参数封上了（接触不好或伺服参数封上了（0 0系统为系统为8 809090 0，16/18/0i16/18/0i为为200920090 0）10)10)检查检查s1s1，s2s2设定是否正确，设定是否正确，s1s1，s2s2设定如下：设定如下： s1s1TYPEA,s2TYPEA,s2TYPEBTYPEB11)

57、11)如果以上都很正常，则如果以上都很正常，则CN1CN1指令线或系统轴控制指令线或系统轴控制板故障板故障1212风扇报警风扇报警风扇过热，或风扇太脏，或损坏风扇过热，或风扇太脏，或损坏观察风扇是否有风，如果没风或不转，拆下观察风扇是否有风，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，更换风扇洗后再装上，如果还不行，更换风扇更换小接口板或修理更换小接口板或修理拆下控制板，用万用表测量有风扇插座处到拆下控制板，用万用表测量有风扇插座处到CN1CN1（连接小接口板）的线路是否有断线（连接小接口板）的线路是否有断线13.13

58、.系统出现系统出现“VDRY ON”VDRY ON”报警报警系统再系统再* *MCONMCON信号还未发出就已经检测到信号还未发出就已经检测到* *DRDYDRDY信信号，即伺服单元比系统早准备好，系统认为这号，即伺服单元比系统早准备好，系统认为这样为异常样为异常查主回路接触器的触点是否接触不好，或是查主回路接触器的触点是否接触不好，或是CN1CN1接线错误接线错误查是否有维修人员将系统指令口封上或指令口查是否有维修人员将系统指令口封上或指令口有问题有问题14.14.串行编码器通信错误报警串行编码器通信错误报警单元检测到电机编码器断线或通信不良单元检测到电机编码器断线或通信不良检查电机的编码器

59、反馈线与放大器的连接是否正检查电机的编码器反馈线与放大器的连接是否正确，是否牢固确，是否牢固如果反馈线正常，更换伺服电机或编码器如果反馈线正常，更换伺服电机或编码器如果是偶尔出现，可能是干扰引起，检查电动机如果是偶尔出现，可能是干扰引起，检查电动机反馈线的屏蔽线是否完好反馈线的屏蔽线是否完好15.15.编码器脉冲计数错误报警编码器脉冲计数错误报警 伺服电机的串行编码器在运动中脉冲丢失，或伺服电机的串行编码器在运动中脉冲丢失，或不计数不计数关机再开，如果还有相同报警，更换电机或编关机再开，如果还有相同报警，更换电机或编码器或反馈线码器或反馈线如果重新开机后报警消失，则必须重新返回参如果重新开机后

60、报警消失，则必须重新返回参考点后再运行其他指令考点后再运行其他指令可能是干扰引起，关机再开可能是干扰引起，关机再开16.16.电池低电压报警电池低电压报警 绝对编码器电池电压太低，需更换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，更换检查伺服放大器上的电池是否电压不够，更换电池电池执行回参考点操作执行回参考点操作1717轴参数设置错误报警（数字伺服报警轴参数设置错误报警（数字伺服报警）电机型号参数的设定值在制定范围之外电机型号参数的设定值在制定范围之外电机旋转方向参数没有设定正确的值电机旋转方向参数没有设定正确的值电机每转的速度反馈脉冲数设定了错误数据电机每转的速度反馈脉