西門子，施耐德和松下伺服驅(qū)動器維修常見問題及解決方法
一、西門子直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)故障維修10例
例1．進線快速熔斷器熔斷的故障維修 故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS 8MC的臥式加工中心，在電網(wǎng)突然斷電后開機，系統(tǒng)無法起動。
分析與處理過程：經(jīng)檢查，該機床X軸伺服驅(qū)動器的進線快速熔斷器已經(jīng)熔斷。該機床的進給系統(tǒng)采用的是SIEMENS 6RA系列直流伺服驅(qū)動，對照驅(qū)動器檢查伺服電動機和驅(qū)動裝置，未發(fā)現(xiàn)任何元器件損壞和短路現(xiàn)象。
檢查機床機械部分工作亦正常，直接更換熔斷器后，起動機床，恢復(fù)正常工作。分析原因是由于電網(wǎng)突然斷電引起的偶發(fā)性故障。
例2．SIEMENS 8MC測量系統(tǒng)故障的維修 故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS 8MC的臥式加工中心，當(dāng)X軸運動到某一位置時，液壓電動機自動斷開，且出現(xiàn)報警提示：Y軸測量系統(tǒng)故障。斷電再通電，機床可以恢復(fù)正常工作，但X軸運動到某一位置附近，均可能出現(xiàn)同一故障。
分析與處理過程：該機床為進口臥式加工中心，配套SIEMENS 8MC數(shù)控系統(tǒng)，SIEMENS 6RA系列直流伺服驅(qū)動。由于X軸移動時出現(xiàn)Y軸報警，為了驗證系統(tǒng)的正確性，撥下了X軸測量反饋電纜試驗，系統(tǒng)出現(xiàn)X軸測量系統(tǒng)故障報警，因此，可以排除系統(tǒng)誤報警的原因。
檢查X軸在出現(xiàn)報警的位置及附近，發(fā)現(xiàn)它對Y軸測量系統(tǒng)(光柵)并無干涉與影響，且僅移動Y軸亦無報 警，Y軸工作正常。再檢查Y軸電動機電纜插頭、光柵讀數(shù)頭和光柵尺狀況，均未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。
考慮到該設(shè)備屬大型加工中心，電纜較多，電柜與機床之間的電纜長度較長，且所有電纜均固定在電纜架上，隨機床來回移動。根據(jù)上述分析，初步判斷由于電纜的彎曲，導(dǎo)致局部斷線的可能性較大。
維修時有意將X軸運動到出現(xiàn)故障點位置，人為移動電纜線，仔細測量Y軸上每一根反饋信號線的連接情況，最終發(fā)現(xiàn)其中一根信號線在電纜不斷移動的過程中，偶爾出現(xiàn)開路現(xiàn)象；利用電纜內(nèi)的備用線替代斷線后，機床恢復(fù)正常。
例3~例4．驅(qū)動器故障引起跟隨誤差超差報警維修 故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS PRIMOS系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機，開機后移動機床的Z軸，系統(tǒng)發(fā)生“ERR22跟隨誤差超差”報警。
分析與處理過程：數(shù)控機床發(fā)生跟隨誤差超過報警，其實質(zhì)是實際機床不能到達指令的位置。引起這一故障的原因通常是伺服系統(tǒng)故障或機床機械傳動系統(tǒng)的故障。
由于機床伺服進給系統(tǒng)為全閉環(huán)結(jié)構(gòu)，無法通過脫開電動機與機械部分的連接進行試驗。為了確認(rèn)故障部位，維修時首先在機床斷電、松開夾緊機構(gòu)的情況下，手動轉(zhuǎn)動Z軸絲杠，未發(fā)現(xiàn)機械傳動系統(tǒng)的異常，初步判定故障是由伺服系統(tǒng)或數(shù)控裝置不良引起的。
為了進一步確定故障部位，維修時在系統(tǒng)接通的情況下，利用手輪少量移動Z軸(移動距離應(yīng)控制在系統(tǒng)設(shè)定的最大允許跟隨誤差以內(nèi)，防止出現(xiàn)跟隨誤差報警)，測量Z軸直流驅(qū)動器的速度給定電壓，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)速度給定有電壓輸入，其值大小與手輪移動的距離、方向有關(guān)。由此可以確認(rèn)數(shù)控裝置工作正常，故障是由于伺服驅(qū)動器的不良引起的。
檢查驅(qū)動器發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動器本身狀態(tài)指示燈無報警，基本上可以排除驅(qū)動器主回路的故障。考慮到該機床X、Z軸驅(qū)動器型號相同，通過逐一交換驅(qū)動器的控制板確認(rèn)故障部位在6RA26**直流驅(qū)動器的A2板。
根據(jù)SIEMENS 6RA26**系列直流伺服驅(qū)動器的原理圖，逐一檢查、測量各級信號，最后確認(rèn)故障原因是由于A2板上的集成電壓比較器N7(型號：LM348)不良引起的：更換后，機床恢復(fù)正常。
例4．故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS 850系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的進口臥式加工中心，在開機后，手動移動X軸，機床X軸工作臺不運動，CNC出現(xiàn)X跟隨誤差超差報警。
分析與處理過程：由于機床其他坐標(biāo)軸工作正常，X軸驅(qū)動器無報警，全部狀態(tài)指示燈指示無故障，為了確定故障部位，考慮到6RA26**系列直流伺服驅(qū)動器的速度/電流調(diào)節(jié)板A2相同，維修時將X軸驅(qū)動器的A2板與Y軸驅(qū)動器的A2板進行了對調(diào)試驗。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，X軸可以正常工作，但Y軸出現(xiàn)跟隨超差報警。
根據(jù)這一現(xiàn)象，可以得出X軸驅(qū)動器的速度/電流調(diào)節(jié)器板不良的結(jié)論。根據(jù)SIEMENS 6RA26**系列直流伺服驅(qū)動器原理圖，測量檢查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)少量移動X軸時驅(qū)動器的速度給定輸入端57與69端子間有模擬量輸入，測量驅(qū)動器檢測端B1，速度模擬量電壓正確，但速度比例調(diào)節(jié)器N4(LM301)的6腳輸出始終為0V。
對照原理圖逐一檢查速度調(diào)節(jié)器LM301的反饋電阻R25、R27、R21，偏移調(diào)節(jié)電阻R10、R12、R13、R15、R14、R12，以及LM301的輸入保護二極管V1、V2，給定濾波環(huán)節(jié)R1、C1、R20、V14，速度反饋濾波環(huán)節(jié)的R27、R28、R8、R3、C5、R4等外圍元器件，確認(rèn)全部元器件均無故障。
因此，確認(rèn)故障原因是由于LM301集成運放不良引起的；更換LM301后，機床恢復(fù)正常工作，故障排除。
例5．CNC故障引起跟隨誤差超差報警維修
故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS PRIMOS系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機，開機后移動機床的Z軸，系統(tǒng)發(fā)生“ERR22跟隨誤差超差”報警。
分析與處理過程：故障分析過程同前例，但在本例中，當(dāng)利用手輪少量移動Z軸，測量Z軸直流驅(qū)動器的速度給定電壓始終為0，因此可以初步判定故障在數(shù)控裝置或數(shù)控與驅(qū)動器的連接電纜上。
檢查數(shù)控裝置與驅(qū)動器的電纜連接正常，確認(rèn)故障引起的原因在數(shù)控裝置。打開數(shù)控裝置檢查，發(fā)現(xiàn)Z軸的速度給定輸出D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入正確，但無模擬量輸出，從而確認(rèn)故障是由于D/A轉(zhuǎn)換器不良引起的。
更換Z軸的速度給定輸出的12位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0800后，機床恢復(fù)
例6．故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS PRIMOS系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機，開機后發(fā)生“ERR21，Y軸測量系統(tǒng)錯誤”報警。
分析與處理過程：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生測量系統(tǒng)報警的原因一般有如下幾種：
1)數(shù)控裝置的位置反饋信號接口電路不良。
2)數(shù)控裝置與位置檢測元器件的連接電纜不良。
3)位置測量系統(tǒng)本身不良。
由于本機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用的是全閉環(huán)結(jié)構(gòu)，檢測系統(tǒng)使用的是HEIDENHAIN公司的光柵。為了判定故障部位，維修時首先將數(shù)控裝置輸出的X、Y軸速度給定，將驅(qū)動使能以及X、Y軸的位置反饋進行了對調(diào)，使數(shù)控的X軸輸出控制Y軸，Y軸輸出控制X軸。經(jīng)對調(diào)后，操作數(shù)控系統(tǒng)，手動移動Y軸，機床X軸產(chǎn)生運動，且工作正常，證明數(shù)控裝置的位置反饋信號接口電路無故障。
但操作數(shù)控系統(tǒng)，手動移動X軸，機床Y軸不運動，同時數(shù)控顯示“ERR21，X軸測量系統(tǒng)錯誤”報警。由此確認(rèn)，報警是由位置測量系統(tǒng)不良引起的，與數(shù)控裝置的接口電路無關(guān)。檢查測量系統(tǒng)電纜連接正確、可靠，排除了電纜連接的問題。
利用示波器檢查位置測量系統(tǒng)的前置放大器EXE601/5-F的Ual和Ua2、*Ua1和Ua2輸出波形，發(fā)現(xiàn)Ua1相無輸出。進一步檢查光柵輸出(前置放大器EXE601/5-F的輸入)信號波形，發(fā)現(xiàn)Ie1無信號輸入。檢查本機床光柵安裝正確，確認(rèn)故障是由于光柵不良引起的：更換光柵LS903后，機床恢復(fù)正常工作。
例7．故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS PRIMOS系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機，開機后發(fā)生“ERR21，X軸測量系統(tǒng)錯誤”報警。
分析與處理過程：故障分析過程同前例，但在本例中，利用示波器檢查位置測量系統(tǒng)的前置放大器EXE601/5-F的Ual和Ua2、*Ual和*Ua2輸出波形，發(fā)現(xiàn)同樣Ual無輸出。進一步檢查光柵輸出(前置放大器EXE601/5-F的輸入)信號波形，發(fā)現(xiàn)Ie1，信號輸入正確，確認(rèn)故障是由于前置放大器EXE601/5-F不良引起的。
根據(jù)EXE601/5-F的原理(詳見后述)逐級測量前置放大器EXE601/5-F的信號，發(fā)現(xiàn)其中的一只LM339集成電壓比較器不良；更換后，機床恢復(fù)正常工作。
