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VMCL600立式Jjo-r中心故障維修實例

2016-8-10 來源（yuán）：中國電子科技集團公司第五十五研究所作者：成家平

摘要：VMCL600數控立式加工中心Y430係統報警故障，設備基（jī）本結構和工作原（yuán）理，y軸電機（jī）過熱報警的原因和（hé）排除思路。

關鍵詞：JjnT中心；溫（wēn）度傳感器；編碼器OOI

0、概述

VMCL600精密立式加工中（zhōng）心，采用FANUC一（yī）0i—MD數控係統（tǒng），配裝FANUC伺（sì）服驅動模塊（kuài）、FANUC電源模塊、I／O模塊、台灣吉普圓（yuán）盤式刀庫（kù）、ATC自動換刀（dāo）裝置（zhì）等。加工中心3軸聯動控製，如選用數控轉台，可擴大為4軸控製，實行多麵加工。主傳動采用德國SIEMENS主軸伺服電機，進給係統采用全數子德國SIEMENS交流伺服電（diàn）機，並裝有同軸編瑪器，構成位置及速度信息反饋半閉環伺服控製（zhì）係統，保證了機床加工時（shí）定（dìng）位定（dìng）位精度和工作精度。設備結構合（hé）理、性能優越、廣（guǎng）泛應（yīng）用於精密數控加工及（jí）其相關行（háng）業中。

加_丁中心正常運行較長（zhǎng）時間後，突然出現故障，開機顯示屏出現Y430係（xì）統故障報警，查報警內容為y軸電機過熱（rè）報警，重新（xīn）啟動及斷電再（zài）開機後故障依然存在。

1、故障分析

設備顯（xiǎn）示電機過熱，而過熱一般是由（yóu）機械過載和（hé）電氣原因造成，接下（xià）來需要對這兩方（fāng）麵逐個排查。機械過載方麵需要檢查y軸滑板的鑲（xiāng）條是（shì）否過緊，滑板和床身導軌之間的摩擦力是否增大（dà）從而使電（diàn）機運（yùn）轉困（kùn）難，工作台滾珠絲杆間隙是否過小導（dǎo）致絲杆軸承損壞，工（gōng）作（zuò）台導（dǎo）軌是否（fǒu）彎（wān）曲變形或潤滑不暢，滾珠（zhū）絲杆和托架是否同心，滾珠是否磨損（sǔn）造成絲杆過緊等。電氣原因需要排（pái）查電機三相繞組阻值是（shì）否異常，三相絕緣電阻是否異常，伺服驅動模塊輸出（chū）波（bō）形是否異常，電源模塊輸入（rù）電壓（yā）及輸出電壓是否異常，電機冷卻風扇是否損壞等。維修思路分析見圖1。

圖1維修思（sī）路

首（shǒu）先（xiān）確認機（jī）械過載：在停電狀態下手動正反向轉動y軸滾珠絲杆，移動y軸工作台，發現其移動靈活，不存在（zài）異常。其次確（què）認電氣原因：檢查y軸驅動器無報（bào）警內容，用萬用（yòng）表電壓擋測電源（yuán）模塊三相交流輸入電壓210 V、輸出直流（liú）電壓300 V正常，功率模塊IGBT管正反向（xiàng）電阻正常、示波器測其正弦波形正常無（wú）畸變形象，電機（jī）三（sān）相繞組阻值和絕緣（yuán）阻值正常，手模電機外殼（ké）溫度正常。機械與電氣排查均未見（jiàn）異常，懷疑為設備誤報警。大多數控製係統都將溫（wēn）度傳感器(俗稱熱敏電阻)作為電機過熱保護（hù）器，以該加工中心為例，其y軸電機的定子繞組埋置一隻負（fù）溫度係數溫度傳感器，其阻值隨電（diàn）機溫度變化而變化（huà），可（kě）對電機工作（zuò）時定子繞組溫度進行檢測與反饋。當電（diàn）機溫度異常時，該阻值超出正（zhèng）常閾值，CNC控製係統監控功能檢測該點電壓異（yì）常，立刻通過I／O模塊，輸出報警代碼，同時設備不再動作，以避免（miǎn）電機過熱導致繞組短路（lù）甚至（zhì）燒毀。

根據上述反饋原理，如果電機的溫（wēn）度傳感器（qì）阻值出現偏差（chà），有可能誤觸發報警。經查該傳感器型號為專用於電機熱保護（hù）領（lǐng）域的德國西門子（zǐ）KTY84，可通過德國海德漢增量式編碼（mǎ）器直接反饋信號到驅動模塊再反饋到CNC控（kòng）製係統。經準確測（cè）量該電機（jī）的溫度（dù）傳感器阻值為69 k1)，與正常值(86 k11)相差17 k1)，過（guò）低。反饋（kuì）與檢測信（xìn）號流程見圖2。

圖2反饋與檢測信號流程

故障原因（yīn）：由於設備長期工作造成負溫度係數溫（wēn）度傳感器的電阻值下降，導致CNC控製係統監控（kòng）功能誤認為y軸電機（jī）溫度異常從（cóng）而使I／O模塊輸出報警信息到CNC控（kòng）製係（xì）統，同時加工中（zhōng）心停機報警。

2、解決（jué）問題

找到原因且將不良再現後，需對症下藥。將編碼器（qì）外（wài）殼打開，首先用萬用表電壓擋檢測編碼器直流5 v電壓正常，手動轉動滾珠絲（sī）杆，示波器檢測其零脈衝、A*A、B*B、正弦波形、餘弦波形正常（cháng），利用PBC板空餘之（zhī）處，將一隻阻（zǔ）值17 kfl金屬膜電阻與阻值（zhí）69 k1)的原電（diàn）機內部的溫度傳感器串聯，焊接（jiē）完畢並清洗幹淨，使之總阻值達到（dào）86 kll的正常值。裝上電機尾蓋，開機係統不（bú）再報警，故障代碼消失。將y軸1320參數（shù）由10000改（gǎi）為99999，手動（dòng）模式（shì）下移動機床3軸參考點正常（cháng）歸零，在POS模式下，打開監視（shì）負載畫麵，手動點擊鍵盤，使y軸工作台兩邊移動，觀測y軸負載（zǎi）MVAE圖，負載運行正常，設備可重新投（tóu）入使用。

3、結論

分析與處理結果表明，當電機內置溫度傳感（gǎn）器因長期工作或環境因素，阻（zǔ）值會出現偶（ǒu）發性不良，與正常數值相比存在較大差異，導致CNC係統誤（wù）發出報警信息，設備不工（gōng）作。可（kě）串聯或並聯外接電阻，使總阻值達到正常值，以消（xiāo）除報警信息，恢複設備正常工作。

該維修方法的前提是電機（jī）無機械過載（zǎi）和其他（tā）電氣故障，溫度傳感器阻值（zhí）變化<30％，>30％後如果（guǒ）采（cǎi）用此方法，溫度（dù）傳感器模塊T-R曲線的斜率（lǜ）會發生較大（dà）變化，失去保護電機過熱的能力)。在無（wú）法更（gèng）換（huàn）或大幅度維修電機時，此法可作（zuò）為類似故障有效的應急措施。

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